JP2004235469A - 熱的処理方法および熱的処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】形状精度に優れた回路パターンが得られるようにレジスト塗布膜が形成された基板を熱的に処理する熱的処理方法および熱的処理装置を提供する。
【解決手段】表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成されたウエハＷを加熱処理チャンバ３１の内部に収容されたホットプレート３３上に載置する工程と、ウエハＷの加熱処理中に加熱処理チャンバ３１の容積を変化させてウエハＷを加熱することにより塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度を制御して、塗布膜の厚さ方向においてこの物質に分布を生じさせる工程と、ホットプレート３３からウエハＷをクーリングプレート４３に移載してウエハＷを冷却する工程と、を有する。
【選択図】 図５
【解決手段】表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成されたウエハＷを加熱処理チャンバ３１の内部に収容されたホットプレート３３上に載置する工程と、ウエハＷの加熱処理中に加熱処理チャンバ３１の容積を変化させてウエハＷを加熱することにより塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度を制御して、塗布膜の厚さ方向においてこの物質に分布を生じさせる工程と、ホットプレート３３からウエハＷをクーリングプレート４３に移載してウエハＷを冷却する工程と、を有する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を熱的に処理する熱的処理方法および熱的処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、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、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布して膜を形成し、これを所定のパターンで露光し、さらに現像処理するという一連の処理が行われている。
【０００３】
ここで、ウエハ表面へのレジスト膜の形成方法としては、ウエハをスピンチャックに保持してウエハの中心部に所定量のレジスト液を供給し、次いでスピンチャックを回転させることによって遠心力を利用してレジスト液をウエハの外周に拡げて膜を形成し、次に膜が形成されたウエハをホットプレートに載置して加熱処理する、という方法が広く用いられている。
【０００４】
ウエハにレジスト膜を形成するために使用される熱処理装置として、特開平８−１６２４０５号公報（特許文献１）には、ウエハを載置して加熱するホットプレートと、ホットプレートを収容するチャンバと、加熱処理されたウエハを冷却する上部冷却片および下部冷却片（以下「冷却片」という）と、この冷却片にウエハが保持されるように冷却片をホットプレート側へ移動させる移動機構と、を有する熱的処理装置が開示されている。チャンバには、ウエハの加熱処理時にレジスト膜から蒸発（または昇華）する蒸気をチャンバの外部に排出するために排気装置が取り付けられている。
【０００５】
この熱処理装置によるウエハの加熱処理は、ホットプレートの温度を一定に保持することによってウエハが設定温度に達するまでの加熱時間を一定とし、また、チャンバからの排気量を一定として行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１６２４０５号公報（第５−６項、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような条件一定の加熱処理方法では、レジスト材料の多様化やレジスト膜の薄膜化、回路パターンの微細化および細線化が急速に進み、フォトリソグラフィー工程によって形成される回路パターンに対して高い形状精度が要求されるようになってきている中で、この要求される精度を満足することが困難となってきている。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、レジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を、形状精度に優れた回路パターンが最終的に形成されるように熱的に処理する熱的処理方法および熱的処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバの容積を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバへの給気量および前記チャンバからの排気量を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１１】
本発明の第３の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に、前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに供給するガスの流速を変化させるとともに略鉛直上向きに排気するガスの流速を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１２】
本発明の第４の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
高さの異なるピンを表面に備えたホットプレートの上に前記基板を前記基板が前記ピンの中で最も長いピンに支持されるように載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記基板が前記最も長いピンに支持された状態で所定時間が経過したときに前記基板が前記最も長いピンの次に長いピンに支持されるように前記最も長いピンを所定の位置に待避させて、さらに前記基板を所定時間加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１３】
本発明の第５の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
ホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、予め準備された複数の加熱処理レシピの中から前記レジスト液の種類および性状に適した１のレシピを選択して、前記ホットプレートを前記レシピに従って昇温し、前記基板を加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１４】
また本発明によれば、このような熱的処理方法を行うに適した熱的処理装置が提供される。すなわち、本発明の第６の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
上面が開口した下部容器および下面が開口した上部容器とを有し、前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記下部容器と前記上部容器の相対的な配置位置を変えることにより前記チャンバの容積を調節する容積調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１５】
本発明の第７の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記チャンバに所定のガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバからの排気を行う排気手段と、
前記チャンバへのガス供給量および前記チャンバからの排気量を調節する給排気調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１６】
本発明の第８の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを供給するガス供給機構と、
略鉛直上向きに前記チャンバ内の雰囲気を排気するガス排気機構と、
前記ガス供給機構によって前記基板に供給されるガスの流速を変化させ、かつ、前記ガス排気機構による排気ガスの流速を変化させる給排気制御装置と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１７】
本発明の第９の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを吹き出すガス吹き出し口と前記チャンバ内の雰囲気を排気する排気口とを備えた給排気ノズルと、
前記給排気ノズルと前記基板との間隔を調節するノズル位置調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１８】
本発明の第１０の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備し、
前記加熱プレートは、
ヒータを備えたプレート部材と、
同じ長さを有する少なくとも３本のピンを１組として前記プレート部材の表面に前記基板を支持することができるように配置され、各組ごとに前記ピンの高さが異なる複数の組からなる支持ピン群と、
前記支持ピン群を構成する各組ごとに、その組に属するピンを前記基板を支持する位置と前記基板から離隔する位置との間で移動させるピン移動機構と、
を有することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１９】
本発明の第１１の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
ヒータを備え、前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記レジスト液の種類および性状に合わせた複数の加熱処理レシピおよび前記複数のレシピから１のレシピを選択するレシピ選択手段を備え、選択されたレシピにしたがって前記ヒータの発熱量を調整するヒータ制御装置と、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００２０】
このような熱的処理方法および熱的処理装置によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を、塗布膜に含まれる所定の物質の塗布膜の厚さ方向における分布が制御されるように、熱的に処理することができる。これによって、熱処理後に得られるレジスト膜の露光特性および現像特性が改善され、従来と同様に露光、現像処理した場合においても、形状精度に優れた回路パターンが形成されるようになる。
【００２１】
【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、塗布膜が形成された半導体ウエハを熱処理する加熱／冷却ユニットを備え、レジスト液の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。なお、本説明において「塗布膜」とは、レジスト液をウエハの表面に拡げることによって形成された膜であって、熱処理が行われていない膜をいうものとする。これに対して「レジスト膜」は塗布膜に熱処理を施すことによって得られる膜を指すものとする。
【００２２】
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ステーション１２と、を具備している。
【００２３】
カセットステーション１０は、ウエハＷを複数枚（例えば２５枚）収容可能なウエハカセットＣＲを載置するカセット載置台２０を有している。レジスト塗布・現像処理システム１において処理すべきウエハＷが収容されたウエハカセットＣＲは、他のシステムからカセットステーション１０のカセット載置台２０へ搬入され、逆に、レジスト塗布・現像処理システム１における処理を終えたウエハＷが収容されたウエハＷが収容されたウエハカセットＣＲは、カセット載置台２０から他のシステムへ搬出される。
【００２４】
カセット載置台２０上には、図１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、位置決め突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲ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が鉛直方向（Ｚ方向）に配列されている。
【００２５】
カセットステーション１０はまた、カセット載置台２０と処理ステーション１１との間にウエハ搬送機構２１を備えている。このウエハ搬送機構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）に移動可能であり、かつ、図１中に示されるθ方向に回転可能なウエハ搬送用ピック２１ａを有している。こうしてウエハ搬送用ピック２１ａは、カセット載置台２０に載置されたウエハカセットＣＲの所定位置に収容されたウエハＷに対して選択的にアクセスすることができ、また、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ３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。
【００２６】
処理ステーション１１は、ウエハＷに対してレジスト液の塗布および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いる。各処理ユニットにおいてウエハＷは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鉛直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置されている。
【００２７】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体７９の内側にウエハ搬送装置７６を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体７９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７６も一体的に回転可能となっている。ウエハ搬送装置７６は、搬送基台７７の前後方向に移動自在な複数本の保持アーム７８を備え、これらの保持アーム７８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。
【００２８】
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、４個の処理部Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に配置されている。これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１・Ｇ２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Ｇ３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Ｇ４はインターフェイスステーション１２に隣接して配置されている。また、レジスト塗布・現像処理システム１においては、背面部に第５の処理部Ｇ５を配置することができるようになっている。
【００２９】
第１の処理部Ｇ１では、コータカップ（ＣＰ）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処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２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）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００３０】
第３の処理部Ｇ３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（ＥＸＴ）、冷却処理を行う冷却ユニット（ＣＯＬ）、レジスト液が塗布されたウエハＷに対して加熱処理と冷却処理とを連続して行う２つの加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）、現像処理後のウエハＷまたは露光処理後のウエハＷに対して加熱処理を行う２つの加熱ユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００３１】
なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりに冷却ユニット（ＣＯＬ）を設け、冷却ユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の構造については後に詳細に説明する。
【００３２】
第４の処理部Ｇ４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、冷却ユニット（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・クーリングプレートユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、冷却ユニット（ＣＯＬ）、および４つの加熱ユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００３３】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設ける場合に、第５の処理部Ｇ５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。これにより、第５の処理部Ｇ５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って空間部が確保されるために、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。
【００３４】
インターフェイスステーション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ステーション１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＰＲ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ＰＲ・ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。
【００３５】
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Ｇ４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ウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３６】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用ピック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Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００３７】
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７６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Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）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７６により冷却ユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３８】
アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理が終了して冷却ユニット（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（ＡＤ）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７６によりレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこでレジスト液が塗布され塗布膜が形成される。レジスト液の塗布処理終了後、ウエハＷは、第３の処理部Ｇ３の加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）へ搬送されて、そこでプリベーク処理される。
【００３９】
レジスト膜が形成されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３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Ｇ４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ステーション１２に搬送される。
【００４０】
ウエハＷは、インターフェイスステーション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膜が除去された後、インターフェイスステーション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る。露光装置においては、ウエハＷのレジスト膜に所定のパターンで露光処理が施される。
【００４１】
露光処理が終了したウエハＷは、再びインターフェイスステーション１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そしてウエハＷは、ウエハ搬送装置７６により第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４の加熱ユニット（ＨＰ）へ搬送されて、そこでポストエクスポージャーベーク処理が施される。ポストエクスポージャーベーク処理においては、ウエハＷは所定温度まで冷却されるが、ウエハＷはその後に必要に応じて冷却ユニット（ＣＯＬ）に搬送され、そこでさらに冷却処理される。
【００４２】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）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は第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４に設けられた加熱ユニット（ＨＰ）へ搬送されて、そこでポストベーク処理が行われる。ポストベーク処理が終了したウエハＷは、必要に応じてウエハＷは第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４に設けられた冷却ユニット（ＣＯＬ）で所定の温度まで冷却された後に、第３の処理部Ｇ３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。
【００４３】
次に、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の構成について、さらに詳細に説明する。図４は、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す平面図であり、図５は加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略断面図である。ここで、図５（ａ）は加熱処理中の状態を示しており、図５（ｂ）はウエハＷを加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）に搬入出させる際の状態を示している。
【００４４】
加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）は、加熱処理チャンバ３１とこれに隣接して設けられた冷却処理チャンバ３２とを有している。加熱処理チャンバ３１と冷却処理チャンバ３２の間にはこれらの間でウエハＷの受渡を行う際に開閉されるシャッタ４１が設けられ、加熱処理チャンバ３１には、主ウエハ搬送機構２２が有する保持アーム７８との間でウエハＷの受け渡しを行う際に開閉されるシャッタ４２が設けられている。
【００４５】
加熱処理チャンバ３１は、上面が開口した下部容器３６ａと、下面が開口した上部容器３６ｂから構成され、その内部にはヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容されている。ホットプレート３３の表面には図示しない支持ピンが複数箇所に設けられており、ウエハＷを支持した際にウエハＷの裏面とホットプレート３３の上面との間には、所定の隙間が形成されるようになっている。
【００４６】
ホットプレート３３上でウエハＷを昇降させる昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して設けられている。昇降ピン３４は、昇降ピン３４とウエハ搬送装置７６との間でウエハＷを受け渡しする際には、ウエハＷをホットプレート３３から持ち上げて所定の高さ位置でウエハＷを支持し、ウエハＷの加熱処理中は、例えば、その先端がホットプレート３３の上面と同じ高さとなるように保持される。
【００４７】
下部容器３６ａの底壁にはガス供給口３９ａが形成されており、図示しないガス供給装置からガス供給口３９ａを通して加熱処理チャンバ３１の内部に窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが供給されるようになっている。また、上部容器３６ｂの天井壁には排気口３９ｂが設けられており、図示しない排気装置によってこの排気口３９ｂを通して加熱処理チャンバ３１内の雰囲気が排気されるようになっている。
【００４８】
上部容器３６ｂは昇降機構３５によって昇降自在であり、これによってウエハＷをホットプレート３３に載置した状態において、加熱処理チャンバ３１の容積を任意に変化させることができるようになっている。また、下部容器３６ａと上部容器３６ｂの間は摺り合わせ構造またはシール構造（図示せず）となっており、下部容器３６ａと上部容器３６ｂとの間からは実質的に加熱処理チャンバ３１内の雰囲気が外部に漏れないようになっている。
【００４９】
加熱処理チャンバ３１と冷却処理チャンバ３２との間は、シャッタ４１により開閉可能な連通口４１ａを介して連通している。冷却処理チャンバ３２には、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート４３と、クーリングプレート４３を水平方向に移動させるためのガイドプレート４４および移動機構４５と、が設けられている。
【００５０】
昇降ピン３４によってウエハＷがホットプレート３３の上方の所定の高さに保持している状態において、移動機構４５を駆動することによってクーリングプレート４３を連通口４１ａを通して加熱処理チャンバ３１内に進入させる。このとき、クーリングプレート４３が昇降ピン３４と衝突しないように、クーリングプレート４３には昇降ピン３４が設けられている位置に合わせて溝４８が設けられている。ウエハＷの下にクーリングプレート４３が進入した状態で昇降ピン３４を降下させると、ウエハＷは昇降ピン３４からクーリングプレート４３に受け渡される。ウエハＷを保持したクーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２内に引き戻してウエハＷを冷却する。クーリングプレート４３の設定温度は、例えば、１５℃〜２５℃とされる。
【００５１】
冷却処理チャンバ３２の天井壁に設けられた給気口４６ｂからは、冷却処理チャンバ３２の内部へ清浄なＮ２（または空気）が供給されるようになっており、冷却処理チャンバ３２に供給されたＮ２は、冷却処理チャンバ３２の底壁に形成されている排気口４６ａから排気されるようになっている。
【００５２】
このような構成を有する加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）によるウエハＷの熱的処理工程を以下に説明する。まずシャッタ４２を開いて塗布膜が形成されたウエハＷを保持した保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１へ進入させる。次いで昇降ピン３４を上昇させると、ウエハＷは昇降ピン３４に支持されて、保持アーム７８がフリーな状態となる。保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１から退出させてシャッタ４２を閉じ、昇降ピン３４を効果させてウエハＷをホットプレート３３上に載置し、ウエハＷの加熱処理を開始する。
【００５３】
ウエハＷの加熱処理中に、上部容器３６ｂの高さを昇降機構３５によっての相対的な配置位置を変えることにより加熱処理チャンバ３１の容積を調節する。これによりウエハＷの周辺の気流が変化して、加熱によって塗布膜から蒸発または昇華する成分物質（以下「熱拡散物質」ということとする）の蒸発速度を変化させることができる。
【００５４】
例えば、レジスト液には酸成分と、この酸成分を失活させるクエンチャが含まれている。このクエンチャは熱拡散物質の一種である。加熱処理チャンバ３１への給気量および加熱処理チャンバ３１からの排気量を一定として、上部容器３６ｂを低い位置で保持してウエハＷの上側に形成される空間を狭くすると、ウエハＷの表面近傍（つまりレジスト膜の表面近傍）の気流の流速が速くなるためにクエンチャの蒸発が促進され、クエンチャの濃度は相対的にレジスト膜の表面側で高く、ウエハＷ側で低くなる。このようなレジスト膜を現像処理すると、上部の幅が広く下部の幅の狭い壁部（溝と溝の間の突起部）からなる配線パターンが得られ易い。
【００５５】
逆に、上部容器３６ｂを高い位置で保持してウエハＷの上側に形成される空間を広くすると、ウエハＷの表面近傍の気流の流速は遅くなるために、レジスト膜内でのクエンチャの拡散が抑制されて、クエンチャの蒸発が抑制される。この場合には、レジスト膜の表面側とウエハＷ側とでクエンチャの濃度は相対的にほぼ等しくなる。このようなレジスト膜を現像処理すると上部は丸みを帯びて幅が狭く、下部の幅の広い壁部からなる配線パターンが得られ易い。したがって、上部容器３６ｂの高さを調節して加熱処理チャンバ３１の容積を変化させることによって、側面が鉛直な壁部からなる回路パターンを得ることが可能となる。
【００５６】
このように熱拡散物質の蒸発速度を変えることによって、塗布膜の厚さ方向における熱拡散物質の分布（濃度分布）を変化させること、つまり、熱処理後に得られるレジスト膜における成分分布を制御すること、が可能となり、露光特性と現像特性に優れたレジスト膜を得ることができるようになる。
【００５７】
必要な処理時間が経過したら、昇降ピン３４を上昇させてウエハＷを所定の高さまで持ち上げる。シャッタ４１を開いて、クーリングプレート４３を加熱処理チャンバ３１へスライドさせ、続いて昇降ピン３４を降下させることにより、ウエハＷは昇降ピン３４からクーリングプレート４３へと受け渡される。ウエハＷを保持したクーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２へ戻して、ウエハＷを冷却する。このように、加熱処理後に速やかにウエハＷを冷却することによって熱拡散物質の蒸発を防止することができるため、レジスト膜内での熱拡散物質の分布状態を保持することができる。
【００５８】
冷却処理されたウエハＷは、クーリングプレート４３に乗せられた状態で再び加熱処理チャンバ３１へ戻され、昇降ピン３４に受け渡される。クーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２に戻した後に、シャッタ４２を開いて保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１に進入させ、次いで昇降ピン３４を降下させることにより、ウエハＷは保持アーム７８に保持されて加熱処理チャンバ３１から搬出される。
【００５９】
図６に加熱処理チャンバ３１の容積を変化させた場合に得られる回路パターンの部分的な断面図を示す。図６（ａ）は上部容器３６ｂを低い位置に保持した場合を、図６（ｃ）は上部容器３６ｂを高い位置に保持した場合を、図６（ｂ）は上部容器３６ｂを図６（ａ）と図６（ｃ）の場合の中間の高さに保持した場合の、それぞれの回路パターンの壁部形状である。図６（ａ）に示されるように、加熱処理チャンバ３１の容積を小さくした場合には、クエンチャの蒸発が促進されるために、上部の幅が広く下部の幅の狭い壁部が得られている。この状態から加熱処理チャンバ３１の容積を大きくしていくと、図６（ｂ）、（ｃ）に示されるように、壁部における上部の幅と下部の幅との差を小さくすることができ、より鉛直な側面を有する壁部を形成することができることが確認された。
【００６０】
次に、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）における加熱処理チャンバ３１の別の実施の形態（加熱処理チャンバ３１ａ〜３１ｅ）について説明する。図７は加熱処理チャンバ３１ａの概略断面図である。なお、加熱処理チャンバ３１ａに連設される冷却処理チャンバ３２の構造には変わりはないために、冷却処理チャンバ３２の図示は省略する。加熱処理チャンバ３１ａは、容積不変のハウジング５１の内部にヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容され、昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して配置された構造を有している。
【００６１】
ハウジング５１の底壁にはガス供給口５１ａが形成されており、このガス供給口５１ａを通して、ガス供給装置５３からＮ２が加熱処理チャンバ３１ａの内部に供給される。また、ハウジング５１の天井壁には排気口５１ｂが形成されており、この排気口５１ｂには排気装置５４が取り付けられている。ガス供給装置５３と排気装置５４の運転は給排気制御装置５５によって行われる。
【００６２】
加熱処理チャンバ３１ａを用いた場合には、ガス供給装置５３からの給気量および排気装置５４による排気量を給排気制御装置５５で制御することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流の流速を変化させることができる。これにより、加熱処理チャンバ３１を用いた場合と同様に、熱処理中に塗布膜から蒸発する熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００６３】
加熱処理チャンバ３１への給気量および加熱処理チャンバ３１ａからの排気量を変化させる工程において、さらにこの給気量と排気量とのバランスを変えることによって、加熱処理チャンバ３１ａの内圧を変化させることができる。加熱処理チャンバ３１ａの内圧を高くすることによって熱拡散物質の蒸発速度を遅くすることができ、逆に加熱処理チャンバ３１ａの内圧を低くすることによって熱拡散物質の蒸発速度を速くすることができる。
【００６４】
なお、加熱処理チャンバ３１ａを用いたウエハＷの処理方法は、ウエハＷの加熱処理中に加熱処理チャンバ３１ａへの給気量および加熱処理チャンバ３１ａからの排気量を適宜調節することを除いて、加熱処理チャンバ３１を用いたウエハＷの処理方法と同じであるから、その詳細は説明の重複となるために省略する。
【００６５】
図８は加熱処理チャンバ３１ｂの概略断面図である。図８においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｂは下部容器６１ａと上部容器６１ｂからなり、その内部にヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容され、昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して配置された構造を有している。
【００６６】
上部容器６１ｂの天井面には、ガス供給装置５３から供給されるＮ２を加熱処理チャンバ３１ｂ内に略鉛直下向きに噴射するガス噴射口５８が複数箇所に形成されている。また、上部容器６１ｂの天井面には、排気装置５４に接続され、加熱処理チャンバ３１ｂからの排気を略鉛直上向きに行う排気口５９も複数箇所に形成されている。ガス供給装置５３からの給気量および排気装置５４による排気量は、給排気制御装置５５によって制御される。このように、加熱処理チャンバ３１ｂにおいては、上部容器６１ｂが、ガス噴射ノズルおよびガス排気ノズルとして機能する。なお、加熱処理チャンバ３１ｂにおいては、上部容器６１ｂの位置は固定されている。
【００６７】
図９は加熱処理チャンバ３１ｂの内部に生ずる気流を模式的に示す説明図である。ガス噴射口５８からの給気が弱く（このことは給気量が少ないことと同じである）、かつ、排気口５９からの排気も弱い場合には、図９（ａ）に示されるように上部容器６１ｂの近傍で略Ｕ字型で深さの浅い気流が生ずる。この場合にはウエハＷの周辺の気流は弱いものとなる。これに対して、ガス噴射口５８から噴射するＮ２の流速を速くし（このことは給気量を増大させることと同じである）、排気口５９からの排気を強めた場合には、Ｎ２がウエハＷの近傍にまで達する深い略Ｕ字型の気流が生じ、こうしてウエハＷの周辺の気流の流れが強くなる。
【００６８】
加熱処理チャンバ３１ｂを用いた場合には、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速（給気量）および排気装置５４による排気流速（排気量）を給排気制御装置５５で制御することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができる。これにより加熱処理チャンバ３１を用いた場合と同様に、熱処理中に塗布膜から蒸発する熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００６９】
図１０は、図８に示した加熱処理チャンバ３１ｂを構成する上部容器６１ｂを昇降機構３５により昇降自在とした加熱処理チャンバ３１ｃの概略断面図である。加熱処理チャンバ３１ｃでは、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速および排気装置５４による排気流速を一定の条件に固定した状態で、上部容器６１ｂの高さを昇降機構３５によって調節することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができる。勿論、上部容器６１ｂの高さを調節しながら、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速および排気装置５４による排気流速をさらに調節することによって、より細かにウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができ、これによってウエハＷからの熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００７０】
図１１は加熱処理チャンバ３１ｄの概略断面図である。図１１においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｄは容積不変のハウジング６５の内部に、ヒータ６６ａが埋設されたホットプレート６６が収容され、３本の昇降ピン６７（図１１には２本のみを図示）がホットプレート６６を貫通して配置された構造を有している。加熱処理チャンバ３１ｄの内部には、ハウジング６５の底壁に設けられたガス供給口６５ａを通して外部からＮ２が供給されるようになっており、ハウジング６５の天井壁に設けられた排気口６５ｂを通して加熱処理チャンバ３１ｄ内の雰囲気が排気されるようになっている。昇降ピン６７は昇降機構６８によって昇降自在である。
【００７１】
図１２はホットプレート６６の概略平面図である。ホットプレート６６の表面には、同じ高さの４本のピン７１を１組とし、同じ高さの４本のピン７２（ピン７１とは高さが異なる）を１組とし、同じ高さの４本のピン７３（ピン７１とピン７２とは高さが異なる）を１組として、組毎にウエハＷを支持することができるように位置決めがされた支持ピン群７０が配置されている。なお、支持ピン群７０は、４組以上のピンから構成されていてもよく、各組のピンの数は、３本でもよく、５本以上であってもよい。
【００７２】
ここで、ピン７１が最も高く（例えば、０．５ｍｍ）、次にピン７２が高く（例えば、０．３ｍｍ）、ピン７３が最も低い（例えば、０．１ｍｍ）ものとする。４本の支持ピン７１は、スライド機構等のピン移動機構７４によって、ウエハＷを支持する位置（支持位置）とウエハＷから離隔する位置（退避位置）との間で移動させることができる。同様に、４本の支持ピン７２もまたピン移動機構７５によって支持位置と退避位置との間で移動可能となっている。ピン７３は支持位置で固定されている。ピン７１〜７３の支持位置は、ピン７１〜７３がウエハＷの周縁部でウエハＷを支持するように定める。
【００７３】
このような加熱処理チャンバ３１ｄを用いた加熱処理の第１の方法は、ウエハＷとホットプレート６６の表面との間の間隔を経時的に変更して、ウエハＷを加熱する方法である。例えば、最初にピン７１・７２を支持位置に配置し、ホットプレート６６を所定の温度で保持する。昇降ピン６７を上昇させてウエハＷを保持アーム７８から受け取った後に、昇降ピン６７を降下させると、ウエハＷは最も高いピン７１に支持されて加熱処理される。次に、処理レシピに従って所定時間が経過したときに、ピン移動機構７４を駆動してピン７１を退避位置へと移動させると、ウエハＷはピン７２に支持されて加熱処理される。さらに、処理レシピに従って所定時間が経過したときに、ピン移動機構７５を駆動してピン７２を退避位置へと移動させると、ウエハＷはピン７３に支持されて加熱処理される。
【００７４】
なお、ピン７１を退避させる際にピン７１とウエハＷとの間に生ずる摩擦力は、ピン７１それぞれでほぼ同じであるが、ピン７１を退避させる際のウエハＷの位置ずれを防止するために、ホットプレート６６の表面には、ウエハＷの水平方向の位置を固定するガイド等を設けることが好ましい。このガイド等は、ピン７２を移動させる際にも有効に機能するものであることが好ましい。
【００７５】
このような加熱処理方法では、ウエハＷを支持するピンを変えてウエハＷを保持する高さを変えることにより、ウエハＷの昇温速度を多段階に変えた加熱処理を行うことができる。このような加熱処理によって、塗布膜に含まれる熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。なお、ウエハＷがピン７１に支持された状態においてピン７２を退避位置に移動させておけば、ピン７１からピン７３にウエハＷが受け渡すことができる。ウエハＷの多段階加熱処理は、例えば、昇降ピン６７の高さを調節することによっても行うことができるが、この場合には昇降ピン６７の昇降精度を極めて高くしなければならなくなり、装置コストの高騰を招く。支持ピン群７０をホットプレート６６に設けることによって、容易かつ高精度な多段階加熱処理を行うことができる。
【００７６】
加熱処理チャンバ３１ｄを用いた加熱処理の第２の方法は、レジスト液の種類や塗布膜の厚さに応じて、ウエハＷを支持するピンをピン７１〜７３から選択する方法であり、このような方法によっても、露光特性や現像特性に優れたレジスト膜を形成することができる。例えば、ピン７１・７２を退避位置に移動させた状態で、ウエハＷをホットプレート６６に載置すれば、ウエハＷはピン７３に支持されて熱処理される。この場合には、昇温速度が最も速い条件で加熱処理が行われる。
【００７７】
図１３は加熱処理チャンバ３１ｅの概略断面図である。図１３においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｅは、容積不変のハウジング８１の内部にヒータ８３ａが埋設されたホットプレート８３が収容され、３本の昇降ピン８４（図１３には２本のみを図示）がホットプレート８３を貫通して配置された構造を有している。加熱処理チャンバ３１ｅの内部には、ハウジング８１の底壁に設けられたガス供給口８１ａを通して外部からＮ２が供給されるようになっており、ハウジング８１の天井壁に設けられた排気口８１ｂを通して加熱処理チャンバ３１ｅ内の雰囲気が排気されるようになっている。昇降ピン８４は図示しない昇降機構によって昇降自在となっている。
【００７８】
ホットプレート８３の表面には図示しない支持ピンが配置されており、ウエハＷはこの支持ピンに支持される。ヒータ８３ａの温度はヒータ出力制御装置８７によって制御され、ヒータ出力制御装置８７は処理レシピ記憶装置８８から送られるレシピにしたがってヒータ８３ａの温度調節を行う。処理レシピ選択装置８９によって、処理レシピ記憶装置８８に記憶された複数のレシピから１の処理レシピを選択することができるようになっている。処理レシピは、例えば、昇温速度、最高保持温度、処理時間等の情報を含んでいる。
【００７９】
加熱処理チャンバ３１ｅを用いた熱処理では、レジスト塗布・現像処理装置１のオペレータは、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）において使用されたレジスト液の種類や、形成される塗布膜の厚さ等の情報に基づいて、ウエハＷを熱処理するためのレシピを処理レシピ選択装置８９から選択する。ウエハＷをこの選択されたレシピにしたがって熱的に処理することによって、塗布膜に含まれる熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものでない。例えば、ウエハＷの周辺の気流（雰囲気）を制御することによって熱拡散物質の塗布膜からの蒸発速度を制御する方法と、ホットプレート上でのウエハの高さ位置やヒータの加熱レシピを変えることによって熱拡散物質の塗布膜からの蒸発速度を制御する方法は、上記説明のように単独で用いることができるのは勿論のこと、複数の方法を組み合わせて用いることができることはいうまでもない。同様に、ウエハＷの周囲の気流を制御する複数の方法から任意に２以上の方法を選択してウエハＷを熱的に処理することができる。また、ホットプレート上でのウエハＷの保持位置を変えながら、かつ、ヒータの出力を調整することによって、ウエハＷを熱的に処理してもよい。
【００８１】
上記説明においては、基板として半導体ウエハを取り上げたが、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等の他の基板のフォトリソグラフィー工程に対しても、本発明の熱的処理方法および熱的処理装置を適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板の周辺の気流の周囲の気流（雰囲気）を制御することによって、または基板の加熱処理条件を適切なものとすることによって、基板に形成された塗布膜に含まれる所定の成分の塗布膜からの蒸発速度を制御することができる。これによって塗布膜の厚さ方向における所定の物質の分布が制御され、熱的処理後に得られるレジスト膜の露光特性および現像特性が改善される。こうして、従来と同様に露光、現像処理した場合においても、形状精度に優れた回路パターンが形成されるようになり、品質や信頼性が向上し、しかも、生産歩留まりも向上するという効果が得られる。
【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概略構造を示す平面図。
【図２】レジスト塗布・現像処理システムの概略構造を示す正面図。
【図３】レジスト塗布・現像処理システムの概略構造を示す背面図。
【図４】加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す平面図。
【図５】加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す断面図。
【図６】図５に示す加熱処理チャンバの容積を変化させた場合に得られる回路パターンの部分的な断面図。
【図７】加熱処理チャンバの別の実施形態を示す概略断面図。
【図８】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図９】図８に示す加熱処理チャンバの内部に生ずる気流を模式的に示す説明図。
【図１０】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図１１】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図１２】図１１に示す加熱処理チャンバが具備するホットプレートの概略平面図。
【図１３】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【符号の説明】
１；レジスト塗布・現像処理システム
３１；加熱処理チャンバ
３２；冷却処理チャンバ
３３；ホットプレート
３３ａ；ヒータ
３４；昇降ピン
３５；昇降機構
３６ａ；下部容器
３６ｂ；上部容器
３９ａ；ガス供給口
３９ｂ；排気口
４３；クーリングプレート
５３；ガス供給装置
５４；排気装置
５５；給排気制御装置
５８；ガス噴射口
５９；排気口
７０；支持ピン群
７１・７２・７３；ピン
７４・７５；ピン移動機構
８７；ヒータ出力制御装置
８８；処理レシピ記憶装置
８９；処理レシピ選択装置
ＨＰ／ＣＯＬ；加熱／冷却ユニット
Ｗ；半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を熱的に処理する熱的処理方法および熱的処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、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、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布して膜を形成し、これを所定のパターンで露光し、さらに現像処理するという一連の処理が行われている。
【０００３】
ここで、ウエハ表面へのレジスト膜の形成方法としては、ウエハをスピンチャックに保持してウエハの中心部に所定量のレジスト液を供給し、次いでスピンチャックを回転させることによって遠心力を利用してレジスト液をウエハの外周に拡げて膜を形成し、次に膜が形成されたウエハをホットプレートに載置して加熱処理する、という方法が広く用いられている。
【０００４】
ウエハにレジスト膜を形成するために使用される熱処理装置として、特開平８−１６２４０５号公報（特許文献１）には、ウエハを載置して加熱するホットプレートと、ホットプレートを収容するチャンバと、加熱処理されたウエハを冷却する上部冷却片および下部冷却片（以下「冷却片」という）と、この冷却片にウエハが保持されるように冷却片をホットプレート側へ移動させる移動機構と、を有する熱的処理装置が開示されている。チャンバには、ウエハの加熱処理時にレジスト膜から蒸発（または昇華）する蒸気をチャンバの外部に排出するために排気装置が取り付けられている。
【０００５】
この熱処理装置によるウエハの加熱処理は、ホットプレートの温度を一定に保持することによってウエハが設定温度に達するまでの加熱時間を一定とし、また、チャンバからの排気量を一定として行われている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１６２４０５号公報（第５−６項、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような条件一定の加熱処理方法では、レジスト材料の多様化やレジスト膜の薄膜化、回路パターンの微細化および細線化が急速に進み、フォトリソグラフィー工程によって形成される回路パターンに対して高い形状精度が要求されるようになってきている中で、この要求される精度を満足することが困難となってきている。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、レジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を、形状精度に優れた回路パターンが最終的に形成されるように熱的に処理する熱的処理方法および熱的処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバの容積を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバへの給気量および前記チャンバからの排気量を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１１】
本発明の第３の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に、前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに供給するガスの流速を変化させるとともに略鉛直上向きに排気するガスの流速を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１２】
本発明の第４の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
高さの異なるピンを表面に備えたホットプレートの上に前記基板を前記基板が前記ピンの中で最も長いピンに支持されるように載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記基板が前記最も長いピンに支持された状態で所定時間が経過したときに前記基板が前記最も長いピンの次に長いピンに支持されるように前記最も長いピンを所定の位置に待避させて、さらに前記基板を所定時間加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１３】
本発明の第５の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
ホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、予め準備された複数の加熱処理レシピの中から前記レジスト液の種類および性状に適した１のレシピを選択して、前記ホットプレートを前記レシピに従って昇温し、前記基板を加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法、が提供される。
【００１４】
また本発明によれば、このような熱的処理方法を行うに適した熱的処理装置が提供される。すなわち、本発明の第６の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
上面が開口した下部容器および下面が開口した上部容器とを有し、前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記下部容器と前記上部容器の相対的な配置位置を変えることにより前記チャンバの容積を調節する容積調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１５】
本発明の第７の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記チャンバに所定のガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバからの排気を行う排気手段と、
前記チャンバへのガス供給量および前記チャンバからの排気量を調節する給排気調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１６】
本発明の第８の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを供給するガス供給機構と、
略鉛直上向きに前記チャンバ内の雰囲気を排気するガス排気機構と、
前記ガス供給機構によって前記基板に供給されるガスの流速を変化させ、かつ、前記ガス排気機構による排気ガスの流速を変化させる給排気制御装置と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１７】
本発明の第９の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを吹き出すガス吹き出し口と前記チャンバ内の雰囲気を排気する排気口とを備えた給排気ノズルと、
前記給排気ノズルと前記基板との間隔を調節するノズル位置調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１８】
本発明の第１０の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備し、
前記加熱プレートは、
ヒータを備えたプレート部材と、
同じ長さを有する少なくとも３本のピンを１組として前記プレート部材の表面に前記基板を支持することができるように配置され、各組ごとに前記ピンの高さが異なる複数の組からなる支持ピン群と、
前記支持ピン群を構成する各組ごとに、その組に属するピンを前記基板を支持する位置と前記基板から離隔する位置との間で移動させるピン移動機構と、
を有することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００１９】
本発明の第１１の観点によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
ヒータを備え、前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記レジスト液の種類および性状に合わせた複数の加熱処理レシピおよび前記複数のレシピから１のレシピを選択するレシピ選択手段を備え、選択されたレシピにしたがって前記ヒータの発熱量を調整するヒータ制御装置と、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置、が提供される。
【００２０】
このような熱的処理方法および熱的処理装置によれば、表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を、塗布膜に含まれる所定の物質の塗布膜の厚さ方向における分布が制御されるように、熱的に処理することができる。これによって、熱処理後に得られるレジスト膜の露光特性および現像特性が改善され、従来と同様に露光、現像処理した場合においても、形状精度に優れた回路パターンが形成されるようになる。
【００２１】
【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、塗布膜が形成された半導体ウエハを熱処理する加熱／冷却ユニットを備え、レジスト液の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。なお、本説明において「塗布膜」とは、レジスト液をウエハの表面に拡げることによって形成された膜であって、熱処理が行われていない膜をいうものとする。これに対して「レジスト膜」は塗布膜に熱処理を施すことによって得られる膜を指すものとする。
【００２２】
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ステーション１２と、を具備している。
【００２３】
カセットステーション１０は、ウエハＷを複数枚（例えば２５枚）収容可能なウエハカセットＣＲを載置するカセット載置台２０を有している。レジスト塗布・現像処理システム１において処理すべきウエハＷが収容されたウエハカセットＣＲは、他のシステムからカセットステーション１０のカセット載置台２０へ搬入され、逆に、レジスト塗布・現像処理システム１における処理を終えたウエハＷが収容されたウエハＷが収容されたウエハカセットＣＲは、カセット載置台２０から他のシステムへ搬出される。
【００２４】
カセット載置台２０上には、図１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、位置決め突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲ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が鉛直方向（Ｚ方向）に配列されている。
【００２５】
カセットステーション１０はまた、カセット載置台２０と処理ステーション１１との間にウエハ搬送機構２１を備えている。このウエハ搬送機構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）に移動可能であり、かつ、図１中に示されるθ方向に回転可能なウエハ搬送用ピック２１ａを有している。こうしてウエハ搬送用ピック２１ａは、カセット載置台２０に載置されたウエハカセットＣＲの所定位置に収容されたウエハＷに対して選択的にアクセスすることができ、また、後述する処理ステーション１１側の第３の処理部Ｇ３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。
【００２６】
処理ステーション１１は、ウエハＷに対してレジスト液の塗布および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いる。各処理ユニットにおいてウエハＷは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鉛直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置されている。
【００２７】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体７９の内側にウエハ搬送装置７６を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体７９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７６も一体的に回転可能となっている。ウエハ搬送装置７６は、搬送基台７７の前後方向に移動自在な複数本の保持アーム７８を備え、これらの保持アーム７８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。
【００２８】
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、４個の処理部Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に配置されている。これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１・Ｇ２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Ｇ３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Ｇ４はインターフェイスステーション１２に隣接して配置されている。また、レジスト塗布・現像処理システム１においては、背面部に第５の処理部Ｇ５を配置することができるようになっている。
【００２９】
第１の処理部Ｇ１では、コータカップ（ＣＰ）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処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２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）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００３０】
第３の処理部Ｇ３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（ＥＸＴ）、冷却処理を行う冷却ユニット（ＣＯＬ）、レジスト液が塗布されたウエハＷに対して加熱処理と冷却処理とを連続して行う２つの加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）、現像処理後のウエハＷまたは露光処理後のウエハＷに対して加熱処理を行う２つの加熱ユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００３１】
なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりに冷却ユニット（ＣＯＬ）を設け、冷却ユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の構造については後に詳細に説明する。
【００３２】
第４の処理部Ｇ４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、冷却ユニット（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・クーリングプレートユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、冷却ユニット（ＣＯＬ）、および４つの加熱ユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００３３】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設ける場合に、第５の処理部Ｇ５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。これにより、第５の処理部Ｇ５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って空間部が確保されるために、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。
【００３４】
インターフェイスステーション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ステーション１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＰＲ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ＰＲ・ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。
【００３５】
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Ｇ４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ウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス可能となっている。
【００３６】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用ピック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Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００３７】
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７６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Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）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７６により冷却ユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３８】
アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理が終了して冷却ユニット（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（ＡＤ）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７６によりレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこでレジスト液が塗布され塗布膜が形成される。レジスト液の塗布処理終了後、ウエハＷは、第３の処理部Ｇ３の加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）へ搬送されて、そこでプリベーク処理される。
【００３９】
レジスト膜が形成されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３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Ｇ４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ステーション１２に搬送される。
【００４０】
ウエハＷは、インターフェイスステーション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膜が除去された後、インターフェイスステーション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る。露光装置においては、ウエハＷのレジスト膜に所定のパターンで露光処理が施される。
【００４１】
露光処理が終了したウエハＷは、再びインターフェイスステーション１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そしてウエハＷは、ウエハ搬送装置７６により第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４の加熱ユニット（ＨＰ）へ搬送されて、そこでポストエクスポージャーベーク処理が施される。ポストエクスポージャーベーク処理においては、ウエハＷは所定温度まで冷却されるが、ウエハＷはその後に必要に応じて冷却ユニット（ＣＯＬ）に搬送され、そこでさらに冷却処理される。
【００４２】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）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は第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４に設けられた加熱ユニット（ＨＰ）へ搬送されて、そこでポストベーク処理が行われる。ポストベーク処理が終了したウエハＷは、必要に応じてウエハＷは第３の処理部Ｇ３または第４の処理部Ｇ４に設けられた冷却ユニット（ＣＯＬ）で所定の温度まで冷却された後に、第３の処理部Ｇ３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。
【００４３】
次に、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の構成について、さらに詳細に説明する。図４は、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す平面図であり、図５は加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略断面図である。ここで、図５（ａ）は加熱処理中の状態を示しており、図５（ｂ）はウエハＷを加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）に搬入出させる際の状態を示している。
【００４４】
加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）は、加熱処理チャンバ３１とこれに隣接して設けられた冷却処理チャンバ３２とを有している。加熱処理チャンバ３１と冷却処理チャンバ３２の間にはこれらの間でウエハＷの受渡を行う際に開閉されるシャッタ４１が設けられ、加熱処理チャンバ３１には、主ウエハ搬送機構２２が有する保持アーム７８との間でウエハＷの受け渡しを行う際に開閉されるシャッタ４２が設けられている。
【００４５】
加熱処理チャンバ３１は、上面が開口した下部容器３６ａと、下面が開口した上部容器３６ｂから構成され、その内部にはヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容されている。ホットプレート３３の表面には図示しない支持ピンが複数箇所に設けられており、ウエハＷを支持した際にウエハＷの裏面とホットプレート３３の上面との間には、所定の隙間が形成されるようになっている。
【００４６】
ホットプレート３３上でウエハＷを昇降させる昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して設けられている。昇降ピン３４は、昇降ピン３４とウエハ搬送装置７６との間でウエハＷを受け渡しする際には、ウエハＷをホットプレート３３から持ち上げて所定の高さ位置でウエハＷを支持し、ウエハＷの加熱処理中は、例えば、その先端がホットプレート３３の上面と同じ高さとなるように保持される。
【００４７】
下部容器３６ａの底壁にはガス供給口３９ａが形成されており、図示しないガス供給装置からガス供給口３９ａを通して加熱処理チャンバ３１の内部に窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが供給されるようになっている。また、上部容器３６ｂの天井壁には排気口３９ｂが設けられており、図示しない排気装置によってこの排気口３９ｂを通して加熱処理チャンバ３１内の雰囲気が排気されるようになっている。
【００４８】
上部容器３６ｂは昇降機構３５によって昇降自在であり、これによってウエハＷをホットプレート３３に載置した状態において、加熱処理チャンバ３１の容積を任意に変化させることができるようになっている。また、下部容器３６ａと上部容器３６ｂの間は摺り合わせ構造またはシール構造（図示せず）となっており、下部容器３６ａと上部容器３６ｂとの間からは実質的に加熱処理チャンバ３１内の雰囲気が外部に漏れないようになっている。
【００４９】
加熱処理チャンバ３１と冷却処理チャンバ３２との間は、シャッタ４１により開閉可能な連通口４１ａを介して連通している。冷却処理チャンバ３２には、ウエハＷを載置して冷却するためのクーリングプレート４３と、クーリングプレート４３を水平方向に移動させるためのガイドプレート４４および移動機構４５と、が設けられている。
【００５０】
昇降ピン３４によってウエハＷがホットプレート３３の上方の所定の高さに保持している状態において、移動機構４５を駆動することによってクーリングプレート４３を連通口４１ａを通して加熱処理チャンバ３１内に進入させる。このとき、クーリングプレート４３が昇降ピン３４と衝突しないように、クーリングプレート４３には昇降ピン３４が設けられている位置に合わせて溝４８が設けられている。ウエハＷの下にクーリングプレート４３が進入した状態で昇降ピン３４を降下させると、ウエハＷは昇降ピン３４からクーリングプレート４３に受け渡される。ウエハＷを保持したクーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２内に引き戻してウエハＷを冷却する。クーリングプレート４３の設定温度は、例えば、１５℃〜２５℃とされる。
【００５１】
冷却処理チャンバ３２の天井壁に設けられた給気口４６ｂからは、冷却処理チャンバ３２の内部へ清浄なＮ２（または空気）が供給されるようになっており、冷却処理チャンバ３２に供給されたＮ２は、冷却処理チャンバ３２の底壁に形成されている排気口４６ａから排気されるようになっている。
【００５２】
このような構成を有する加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）によるウエハＷの熱的処理工程を以下に説明する。まずシャッタ４２を開いて塗布膜が形成されたウエハＷを保持した保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１へ進入させる。次いで昇降ピン３４を上昇させると、ウエハＷは昇降ピン３４に支持されて、保持アーム７８がフリーな状態となる。保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１から退出させてシャッタ４２を閉じ、昇降ピン３４を効果させてウエハＷをホットプレート３３上に載置し、ウエハＷの加熱処理を開始する。
【００５３】
ウエハＷの加熱処理中に、上部容器３６ｂの高さを昇降機構３５によっての相対的な配置位置を変えることにより加熱処理チャンバ３１の容積を調節する。これによりウエハＷの周辺の気流が変化して、加熱によって塗布膜から蒸発または昇華する成分物質（以下「熱拡散物質」ということとする）の蒸発速度を変化させることができる。
【００５４】
例えば、レジスト液には酸成分と、この酸成分を失活させるクエンチャが含まれている。このクエンチャは熱拡散物質の一種である。加熱処理チャンバ３１への給気量および加熱処理チャンバ３１からの排気量を一定として、上部容器３６ｂを低い位置で保持してウエハＷの上側に形成される空間を狭くすると、ウエハＷの表面近傍（つまりレジスト膜の表面近傍）の気流の流速が速くなるためにクエンチャの蒸発が促進され、クエンチャの濃度は相対的にレジスト膜の表面側で高く、ウエハＷ側で低くなる。このようなレジスト膜を現像処理すると、上部の幅が広く下部の幅の狭い壁部（溝と溝の間の突起部）からなる配線パターンが得られ易い。
【００５５】
逆に、上部容器３６ｂを高い位置で保持してウエハＷの上側に形成される空間を広くすると、ウエハＷの表面近傍の気流の流速は遅くなるために、レジスト膜内でのクエンチャの拡散が抑制されて、クエンチャの蒸発が抑制される。この場合には、レジスト膜の表面側とウエハＷ側とでクエンチャの濃度は相対的にほぼ等しくなる。このようなレジスト膜を現像処理すると上部は丸みを帯びて幅が狭く、下部の幅の広い壁部からなる配線パターンが得られ易い。したがって、上部容器３６ｂの高さを調節して加熱処理チャンバ３１の容積を変化させることによって、側面が鉛直な壁部からなる回路パターンを得ることが可能となる。
【００５６】
このように熱拡散物質の蒸発速度を変えることによって、塗布膜の厚さ方向における熱拡散物質の分布（濃度分布）を変化させること、つまり、熱処理後に得られるレジスト膜における成分分布を制御すること、が可能となり、露光特性と現像特性に優れたレジスト膜を得ることができるようになる。
【００５７】
必要な処理時間が経過したら、昇降ピン３４を上昇させてウエハＷを所定の高さまで持ち上げる。シャッタ４１を開いて、クーリングプレート４３を加熱処理チャンバ３１へスライドさせ、続いて昇降ピン３４を降下させることにより、ウエハＷは昇降ピン３４からクーリングプレート４３へと受け渡される。ウエハＷを保持したクーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２へ戻して、ウエハＷを冷却する。このように、加熱処理後に速やかにウエハＷを冷却することによって熱拡散物質の蒸発を防止することができるため、レジスト膜内での熱拡散物質の分布状態を保持することができる。
【００５８】
冷却処理されたウエハＷは、クーリングプレート４３に乗せられた状態で再び加熱処理チャンバ３１へ戻され、昇降ピン３４に受け渡される。クーリングプレート４３を冷却処理チャンバ３２に戻した後に、シャッタ４２を開いて保持アーム７８を加熱処理チャンバ３１に進入させ、次いで昇降ピン３４を降下させることにより、ウエハＷは保持アーム７８に保持されて加熱処理チャンバ３１から搬出される。
【００５９】
図６に加熱処理チャンバ３１の容積を変化させた場合に得られる回路パターンの部分的な断面図を示す。図６（ａ）は上部容器３６ｂを低い位置に保持した場合を、図６（ｃ）は上部容器３６ｂを高い位置に保持した場合を、図６（ｂ）は上部容器３６ｂを図６（ａ）と図６（ｃ）の場合の中間の高さに保持した場合の、それぞれの回路パターンの壁部形状である。図６（ａ）に示されるように、加熱処理チャンバ３１の容積を小さくした場合には、クエンチャの蒸発が促進されるために、上部の幅が広く下部の幅の狭い壁部が得られている。この状態から加熱処理チャンバ３１の容積を大きくしていくと、図６（ｂ）、（ｃ）に示されるように、壁部における上部の幅と下部の幅との差を小さくすることができ、より鉛直な側面を有する壁部を形成することができることが確認された。
【００６０】
次に、加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）における加熱処理チャンバ３１の別の実施の形態（加熱処理チャンバ３１ａ〜３１ｅ）について説明する。図７は加熱処理チャンバ３１ａの概略断面図である。なお、加熱処理チャンバ３１ａに連設される冷却処理チャンバ３２の構造には変わりはないために、冷却処理チャンバ３２の図示は省略する。加熱処理チャンバ３１ａは、容積不変のハウジング５１の内部にヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容され、昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して配置された構造を有している。
【００６１】
ハウジング５１の底壁にはガス供給口５１ａが形成されており、このガス供給口５１ａを通して、ガス供給装置５３からＮ２が加熱処理チャンバ３１ａの内部に供給される。また、ハウジング５１の天井壁には排気口５１ｂが形成されており、この排気口５１ｂには排気装置５４が取り付けられている。ガス供給装置５３と排気装置５４の運転は給排気制御装置５５によって行われる。
【００６２】
加熱処理チャンバ３１ａを用いた場合には、ガス供給装置５３からの給気量および排気装置５４による排気量を給排気制御装置５５で制御することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流の流速を変化させることができる。これにより、加熱処理チャンバ３１を用いた場合と同様に、熱処理中に塗布膜から蒸発する熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００６３】
加熱処理チャンバ３１への給気量および加熱処理チャンバ３１ａからの排気量を変化させる工程において、さらにこの給気量と排気量とのバランスを変えることによって、加熱処理チャンバ３１ａの内圧を変化させることができる。加熱処理チャンバ３１ａの内圧を高くすることによって熱拡散物質の蒸発速度を遅くすることができ、逆に加熱処理チャンバ３１ａの内圧を低くすることによって熱拡散物質の蒸発速度を速くすることができる。
【００６４】
なお、加熱処理チャンバ３１ａを用いたウエハＷの処理方法は、ウエハＷの加熱処理中に加熱処理チャンバ３１ａへの給気量および加熱処理チャンバ３１ａからの排気量を適宜調節することを除いて、加熱処理チャンバ３１を用いたウエハＷの処理方法と同じであるから、その詳細は説明の重複となるために省略する。
【００６５】
図８は加熱処理チャンバ３１ｂの概略断面図である。図８においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｂは下部容器６１ａと上部容器６１ｂからなり、その内部にヒータ３３ａが埋設されたホットプレート３３が収容され、昇降ピン３４がホットプレート３３を貫通して配置された構造を有している。
【００６６】
上部容器６１ｂの天井面には、ガス供給装置５３から供給されるＮ２を加熱処理チャンバ３１ｂ内に略鉛直下向きに噴射するガス噴射口５８が複数箇所に形成されている。また、上部容器６１ｂの天井面には、排気装置５４に接続され、加熱処理チャンバ３１ｂからの排気を略鉛直上向きに行う排気口５９も複数箇所に形成されている。ガス供給装置５３からの給気量および排気装置５４による排気量は、給排気制御装置５５によって制御される。このように、加熱処理チャンバ３１ｂにおいては、上部容器６１ｂが、ガス噴射ノズルおよびガス排気ノズルとして機能する。なお、加熱処理チャンバ３１ｂにおいては、上部容器６１ｂの位置は固定されている。
【００６７】
図９は加熱処理チャンバ３１ｂの内部に生ずる気流を模式的に示す説明図である。ガス噴射口５８からの給気が弱く（このことは給気量が少ないことと同じである）、かつ、排気口５９からの排気も弱い場合には、図９（ａ）に示されるように上部容器６１ｂの近傍で略Ｕ字型で深さの浅い気流が生ずる。この場合にはウエハＷの周辺の気流は弱いものとなる。これに対して、ガス噴射口５８から噴射するＮ２の流速を速くし（このことは給気量を増大させることと同じである）、排気口５９からの排気を強めた場合には、Ｎ２がウエハＷの近傍にまで達する深い略Ｕ字型の気流が生じ、こうしてウエハＷの周辺の気流の流れが強くなる。
【００６８】
加熱処理チャンバ３１ｂを用いた場合には、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速（給気量）および排気装置５４による排気流速（排気量）を給排気制御装置５５で制御することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができる。これにより加熱処理チャンバ３１を用いた場合と同様に、熱処理中に塗布膜から蒸発する熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００６９】
図１０は、図８に示した加熱処理チャンバ３１ｂを構成する上部容器６１ｂを昇降機構３５により昇降自在とした加熱処理チャンバ３１ｃの概略断面図である。加熱処理チャンバ３１ｃでは、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速および排気装置５４による排気流速を一定の条件に固定した状態で、上部容器６１ｂの高さを昇降機構３５によって調節することによって、ホットプレート３３に載置されたウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができる。勿論、上部容器６１ｂの高さを調節しながら、ガス噴射口５８から噴射されるＮ２のガス流速および排気装置５４による排気流速をさらに調節することによって、より細かにウエハＷの周囲に生ずる気流を変化させることができ、これによってウエハＷからの熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００７０】
図１１は加熱処理チャンバ３１ｄの概略断面図である。図１１においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｄは容積不変のハウジング６５の内部に、ヒータ６６ａが埋設されたホットプレート６６が収容され、３本の昇降ピン６７（図１１には２本のみを図示）がホットプレート６６を貫通して配置された構造を有している。加熱処理チャンバ３１ｄの内部には、ハウジング６５の底壁に設けられたガス供給口６５ａを通して外部からＮ２が供給されるようになっており、ハウジング６５の天井壁に設けられた排気口６５ｂを通して加熱処理チャンバ３１ｄ内の雰囲気が排気されるようになっている。昇降ピン６７は昇降機構６８によって昇降自在である。
【００７１】
図１２はホットプレート６６の概略平面図である。ホットプレート６６の表面には、同じ高さの４本のピン７１を１組とし、同じ高さの４本のピン７２（ピン７１とは高さが異なる）を１組とし、同じ高さの４本のピン７３（ピン７１とピン７２とは高さが異なる）を１組として、組毎にウエハＷを支持することができるように位置決めがされた支持ピン群７０が配置されている。なお、支持ピン群７０は、４組以上のピンから構成されていてもよく、各組のピンの数は、３本でもよく、５本以上であってもよい。
【００７２】
ここで、ピン７１が最も高く（例えば、０．５ｍｍ）、次にピン７２が高く（例えば、０．３ｍｍ）、ピン７３が最も低い（例えば、０．１ｍｍ）ものとする。４本の支持ピン７１は、スライド機構等のピン移動機構７４によって、ウエハＷを支持する位置（支持位置）とウエハＷから離隔する位置（退避位置）との間で移動させることができる。同様に、４本の支持ピン７２もまたピン移動機構７５によって支持位置と退避位置との間で移動可能となっている。ピン７３は支持位置で固定されている。ピン７１〜７３の支持位置は、ピン７１〜７３がウエハＷの周縁部でウエハＷを支持するように定める。
【００７３】
このような加熱処理チャンバ３１ｄを用いた加熱処理の第１の方法は、ウエハＷとホットプレート６６の表面との間の間隔を経時的に変更して、ウエハＷを加熱する方法である。例えば、最初にピン７１・７２を支持位置に配置し、ホットプレート６６を所定の温度で保持する。昇降ピン６７を上昇させてウエハＷを保持アーム７８から受け取った後に、昇降ピン６７を降下させると、ウエハＷは最も高いピン７１に支持されて加熱処理される。次に、処理レシピに従って所定時間が経過したときに、ピン移動機構７４を駆動してピン７１を退避位置へと移動させると、ウエハＷはピン７２に支持されて加熱処理される。さらに、処理レシピに従って所定時間が経過したときに、ピン移動機構７５を駆動してピン７２を退避位置へと移動させると、ウエハＷはピン７３に支持されて加熱処理される。
【００７４】
なお、ピン７１を退避させる際にピン７１とウエハＷとの間に生ずる摩擦力は、ピン７１それぞれでほぼ同じであるが、ピン７１を退避させる際のウエハＷの位置ずれを防止するために、ホットプレート６６の表面には、ウエハＷの水平方向の位置を固定するガイド等を設けることが好ましい。このガイド等は、ピン７２を移動させる際にも有効に機能するものであることが好ましい。
【００７５】
このような加熱処理方法では、ウエハＷを支持するピンを変えてウエハＷを保持する高さを変えることにより、ウエハＷの昇温速度を多段階に変えた加熱処理を行うことができる。このような加熱処理によって、塗布膜に含まれる熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。なお、ウエハＷがピン７１に支持された状態においてピン７２を退避位置に移動させておけば、ピン７１からピン７３にウエハＷが受け渡すことができる。ウエハＷの多段階加熱処理は、例えば、昇降ピン６７の高さを調節することによっても行うことができるが、この場合には昇降ピン６７の昇降精度を極めて高くしなければならなくなり、装置コストの高騰を招く。支持ピン群７０をホットプレート６６に設けることによって、容易かつ高精度な多段階加熱処理を行うことができる。
【００７６】
加熱処理チャンバ３１ｄを用いた加熱処理の第２の方法は、レジスト液の種類や塗布膜の厚さに応じて、ウエハＷを支持するピンをピン７１〜７３から選択する方法であり、このような方法によっても、露光特性や現像特性に優れたレジスト膜を形成することができる。例えば、ピン７１・７２を退避位置に移動させた状態で、ウエハＷをホットプレート６６に載置すれば、ウエハＷはピン７３に支持されて熱処理される。この場合には、昇温速度が最も速い条件で加熱処理が行われる。
【００７７】
図１３は加熱処理チャンバ３１ｅの概略断面図である。図１３においても図７と同様に冷却処理チャンバ３２の図示を省略する。加熱処理チャンバ３１ｅは、容積不変のハウジング８１の内部にヒータ８３ａが埋設されたホットプレート８３が収容され、３本の昇降ピン８４（図１３には２本のみを図示）がホットプレート８３を貫通して配置された構造を有している。加熱処理チャンバ３１ｅの内部には、ハウジング８１の底壁に設けられたガス供給口８１ａを通して外部からＮ２が供給されるようになっており、ハウジング８１の天井壁に設けられた排気口８１ｂを通して加熱処理チャンバ３１ｅ内の雰囲気が排気されるようになっている。昇降ピン８４は図示しない昇降機構によって昇降自在となっている。
【００７８】
ホットプレート８３の表面には図示しない支持ピンが配置されており、ウエハＷはこの支持ピンに支持される。ヒータ８３ａの温度はヒータ出力制御装置８７によって制御され、ヒータ出力制御装置８７は処理レシピ記憶装置８８から送られるレシピにしたがってヒータ８３ａの温度調節を行う。処理レシピ選択装置８９によって、処理レシピ記憶装置８８に記憶された複数のレシピから１の処理レシピを選択することができるようになっている。処理レシピは、例えば、昇温速度、最高保持温度、処理時間等の情報を含んでいる。
【００７９】
加熱処理チャンバ３１ｅを用いた熱処理では、レジスト塗布・現像処理装置１のオペレータは、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）において使用されたレジスト液の種類や、形成される塗布膜の厚さ等の情報に基づいて、ウエハＷを熱処理するためのレシピを処理レシピ選択装置８９から選択する。ウエハＷをこの選択されたレシピにしたがって熱的に処理することによって、塗布膜に含まれる熱拡散物質の蒸発速度を制御することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものでない。例えば、ウエハＷの周辺の気流（雰囲気）を制御することによって熱拡散物質の塗布膜からの蒸発速度を制御する方法と、ホットプレート上でのウエハの高さ位置やヒータの加熱レシピを変えることによって熱拡散物質の塗布膜からの蒸発速度を制御する方法は、上記説明のように単独で用いることができるのは勿論のこと、複数の方法を組み合わせて用いることができることはいうまでもない。同様に、ウエハＷの周囲の気流を制御する複数の方法から任意に２以上の方法を選択してウエハＷを熱的に処理することができる。また、ホットプレート上でのウエハＷの保持位置を変えながら、かつ、ヒータの出力を調整することによって、ウエハＷを熱的に処理してもよい。
【００８１】
上記説明においては、基板として半導体ウエハを取り上げたが、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等の他の基板のフォトリソグラフィー工程に対しても、本発明の熱的処理方法および熱的処理装置を適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、基板の周辺の気流の周囲の気流（雰囲気）を制御することによって、または基板の加熱処理条件を適切なものとすることによって、基板に形成された塗布膜に含まれる所定の成分の塗布膜からの蒸発速度を制御することができる。これによって塗布膜の厚さ方向における所定の物質の分布が制御され、熱的処理後に得られるレジスト膜の露光特性および現像特性が改善される。こうして、従来と同様に露光、現像処理した場合においても、形状精度に優れた回路パターンが形成されるようになり、品質や信頼性が向上し、しかも、生産歩留まりも向上するという効果が得られる。
【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概略構造を示す平面図。
【図２】レジスト塗布・現像処理システムの概略構造を示す正面図。
【図３】レジスト塗布・現像処理システムの概略構造を示す背面図。
【図４】加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す平面図。
【図５】加熱／冷却ユニット（ＨＰ／ＣＯＬ）の概略構造を示す断面図。
【図６】図５に示す加熱処理チャンバの容積を変化させた場合に得られる回路パターンの部分的な断面図。
【図７】加熱処理チャンバの別の実施形態を示す概略断面図。
【図８】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図９】図８に示す加熱処理チャンバの内部に生ずる気流を模式的に示す説明図。
【図１０】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図１１】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【図１２】図１１に示す加熱処理チャンバが具備するホットプレートの概略平面図。
【図１３】加熱処理チャンバのさらに別の実施形態を示す概略断面図。
【符号の説明】
１；レジスト塗布・現像処理システム
３１；加熱処理チャンバ
３２；冷却処理チャンバ
３３；ホットプレート
３３ａ；ヒータ
３４；昇降ピン
３５；昇降機構
３６ａ；下部容器
３６ｂ；上部容器
３９ａ；ガス供給口
３９ｂ；排気口
４３；クーリングプレート
５３；ガス供給装置
５４；排気装置
５５；給排気制御装置
５８；ガス噴射口
５９；排気口
７０；支持ピン群
７１・７２・７３；ピン
７４・７５；ピン移動機構
８７；ヒータ出力制御装置
８８；処理レシピ記憶装置
８９；処理レシピ選択装置
ＨＰ／ＣＯＬ；加熱／冷却ユニット
Ｗ；半導体ウエハ
Claims (15)
- 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバの容積を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に前記チャンバへの給気量および前記チャンバからの排気量を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法。 - 前記チャンバへの給気量および前記チャンバからの排気量を変化させる工程においては、前記給気量と前記排気量とのバランスを変えることによって、前記チャンバの内圧を変化させることを特徴とする請求項２に記載の熱的処理方法。
- 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
チャンバの内部に収容されたホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記ホットプレートによる前記基板の加熱処理中に、前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに供給するガスの流速を変化させるとともに略鉛直上向きに排気するガスの流速を変化させることによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法。 - 前記給気および排気のガス流速を変化させる工程は、
前記チャンバの天井部から前記基板に向けて吹き出されるガス量を変化させ、かつ、前記チャンバの天井部から排気するガス量を変化させることによって行われることを特徴とする請求項４に記載の熱的処理方法。 - 前記給気および排気のガス流速を変化させる工程は、
前記チャンバの天井部から前記基板に向けて吹き出されるガス量と前記チャンバの天井部から排気するガス量を一定に保持した状態で、前記チャンバの天井部と前記基板との間隔を変化させることによって行われることを特徴とする請求項４に記載の熱的処理方法。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
高さの異なるピンを表面に備えたホットプレートの上に前記基板を前記基板が前記ピンの中で最も長いピンに支持されるように載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、前記基板が前記最も長いピンに支持された状態で所定時間が経過したときに前記基板が前記最も長いピンの次に長いピンに支持されるように前記最も長いピンを所定の位置に待避させて、さらに前記基板を所定時間加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板の熱的処理方法であって、
ホットプレート上に前記基板を載置する工程と、
前記塗布膜に含まれる所定の物質が前記塗布膜の厚さ方向において所定の分布を生じるように、予め準備された複数の加熱処理レシピの中から前記レジスト液の種類および性状に適した１のレシピを選択して、前記ホットプレートを前記レシピに従って昇温し、前記基板を加熱することによって、前記所定の物質の蒸発速度を制御する工程と、
前記ホットプレートから前記基板を離隔させて前記基板を冷却する工程と、
を有することを特徴とする熱的処理方法。 - 前記所定の物質は前記塗布膜に含まれる酸成分を失活させるクエンチャであって、
前記クエンチャの蒸発速度を制御することによって前記クエンチャの前記塗布膜内での分布を制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の熱的処理方法。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
上面が開口した下部容器および下面が開口した上部容器とを有し、前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記下部容器と前記上部容器の相対的な配置位置を変えることにより前記チャンバの容積を調節する容積調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記チャンバに所定のガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバからの排気を行う排気手段と、
前記チャンバへのガス供給量および前記チャンバからの排気量を調節する給排気調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを供給するガス供給機構と、
略鉛直上向きに前記チャンバ内の雰囲気を排気するガス排気機構と、
前記ガス供給機構によって前記基板に供給されるガスの流速を変化させ、かつ、前記ガス排気機構による排気ガスの流速を変化させる給排気制御装置と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板の表面に向けて略鉛直下向きに所定のガスを吹き出すガス吹き出し口と前記チャンバ内の雰囲気を排気する排気口とを備えた給排気ノズルと、
前記給排気ノズルと前記基板との間隔を調節するノズル位置調節機構と、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備し、
前記加熱プレートは、
ヒータを備えたプレート部材と、
同じ長さを有する少なくとも３本のピンを１組として前記プレート部材の表面に前記基板を支持することができるように配置され、各組ごとに前記ピンの高さが異なる複数の組からなる支持ピン群と、
前記支持ピン群を構成する各組ごとに、その組に属するピンを前記基板を支持する位置と前記基板から離隔する位置との間で移動させるピン移動機構と、
を有することを特徴とする熱的処理装置。 - 表面にレジスト液が塗布されて塗布膜が形成された基板を前記塗布膜に含まれる所定の物質の蒸発速度が制御されるように熱的に処理することによって、前記所定の物質の前記塗布膜の厚さ方向における分布を制御する熱的処理装置であって、
ヒータを備え、前記基板を載置して前記基板を加熱する加熱プレートと、
前記レジスト液の種類および性状に合わせた複数の加熱処理レシピおよび前記複数のレシピから１のレシピを選択するレシピ選択手段を備え、選択されたレシピにしたがって前記ヒータの発熱量を調整するヒータ制御装置と、
前記加熱プレートを収容するチャンバと、
前記基板を載置して前記基板を冷却する冷却プレートと、
前記加熱プレートから前記冷却プレートへ前記基板を移載させる基板搬送手段と、
を具備することを特徴とする熱的処理装置。
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