JP2007201037A - 加熱処理装置、加熱処理方法、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

加熱処理装置、加熱処理方法、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】高い均一性と高い製品歩留まりを両立することができる加熱処理装置および加熱処理方法を提供すること、および高い均一性を重視する処理と高い製品歩留まりを重視する処理の両方を行うことができる加熱処理装置を提供すること。
【解決手段】基板Ｗを加熱するための加熱プレート１２１と、加熱プレート１２１の上方の空間を囲繞するカバー１２３と、カバー１２３内を排気して加熱プレート１２１の上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構１３５，１４９と、加熱プレート１２１上の基板Ｗの上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構１４４，１５３と、ダウンフロー形成機構１４４，１５３によりダウンフローを形成しながら基板Ｗを加熱するモードと、排気流形成機構１３５，１４９により排気流を形成しながら基板Ｗを加熱するモードとを切り替えるように制御する制御機構１５５とを具備する。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に塗布・現像処理を施して半導体装置等を製造する際に用いられる、基板を加熱する加熱処理装置および加熱処理方法、ならびに上記方法を実行する制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハという）にレジストを塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に回路パターンが形成されている。
このようなフォトリソグラフィー工程においては、レジストやＢＡＲＣ等の薬液の塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像後の加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が行われている。
これらの加熱処理は、通常、ヒーターによって加熱される加熱プレート（ホットプレート）を配置してなる加熱処理装置（ホットプレートユニット）により行われる。このような加熱処理装置においては、ウエハを極力均一に加熱処理するために、従来から加熱処理時に加熱プレート上をカバーで覆い、その中に加熱プレートの外周から中央に向かう気流を形成し、カバーの中央から上方へ排気するように気流制御を行う手法が一般的に用いられている。
ところで、近時、半導体デバイスの回路パターンの細線化、微細化、高集積化が急速に進んでおり、これに対応するため、加熱処理の際の処理の均一性を一層高めることが求められているが、上記のような気流制御では所望の処理の均一性、特にクリティカルディメンション（ＣＤ）の均一性を得るために必要なウエハに対する気流の均一性を確保することが困難になりつつあり、より均一性の高い加熱処理を行うことができる技術が求められている。そのような均一性の高い加熱処理を実現するための技術として特許文献１には、基板全面に上方から一様に気流を供給しながら加熱処理を行う技術が開示されている。この技術においては、ウエハ等の基板の全面に均一にガス流が当たるため、処理の均一性、特に塗布膜の膜厚処理の均一性を高めることができる。
しかしながら、次世代のデバイスではＣＤが５０ｎｍ以下という極めて微細なパターンが求められており、このような微細パターンになるとわずかなゴミでもディフェクトの原因となるため、加熱処理により生じる昇華物等を速やかに除去する必要があるが、上記特許文献１に開示された技術では、十分に昇華物等を除去することができず、製品歩留まりを低下させてしまう。特に、次世代のＣＤに対応して露光の解像性能をより一層向上させるために用いられる短波長のフッ化アルゴン（ＡｒＦ）に対応した塗布膜は、特にこのような昇華物による歩留まり低下の問題が生じやすい。
また、このような加熱処理において、塗布膜によっては、ＣＤの均一性を重視したほうが良い場合と、昇華物等のゴミの原因となる物質の除去による製品歩留まりの向上を重視したほうが良い場合があるが、上記特許文献１の技術では後者には対応することができず、これら両方に対応することができる加熱処理技術が求められている。
特開２００３−３１８０９１号公報
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高い均一性と高い製品歩留まりを両立することができる加熱処理装置および加熱処理方法を提供することを目的とする。また、高い均一性を重視する処理と高い製品歩留まりを重視する処理の両方を行うことができる加熱処理装置を提供することを目的とする。さらに、上記加熱処理方法を実行する制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構とを具備し、前記第１の気流形成機構と前記第２の気流形成機構とを選択的に切替可能であることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
本発明の第２の観点では、基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構と、前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードと、前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切り替えるように制御する制御機構とを具備することを特徴とする加熱処理装置を提供する。
上記第２の観点において、前記制御機構は、加熱処理の途中で前記２つのモードの一方から他方へ切り替えるように構成することができる。この場合に、前記制御機構は、最初に前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードを実行させ、次いで前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードに切り替えるように構成することができる。
上記第１または第２の観点において、前記第１の気流形成機構は、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するように構成することができる。また、前記第２の気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間を排気して基板に沿った気流を形成するように構成することができる。この場合に、前記第２の気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう気流を形成するように形成しても、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の気流を形成してもよい。
本発明の第３の観点では、基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記カバー内を排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構とを具備し、前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードと、前記排気流形成機構により排気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切替可能であることを特徴とする加熱処理装置を提供する。
本発明の第４の観点では、基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記カバー内を排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構と、前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードと、前記排気流形成機構により排気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切り替えるように制御する制御機構とを具備することを特徴とする加熱処理装置を提供する。
上記第４の観点において、前記制御機構は、加熱処理の途中で前記２つのモードの一方から他方へ切り替えるように構成することができる。この場合に、前記制御機構は、最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードを実行させ、次いで前記排気機構により排気しながら基板を加熱するモードに切り替えるように構成することができる。
上記第３または第４の観点において、前記ダウンフロー形成機構は、前記カバーの天壁からシャワー状に基板の上面にガスを供給するガス供給機構と、基板の外周方向へ排気する外周排気機構とを有するように構成することができる。また、前記排気流形成機構は、前記カバーの天壁の中央に設けられた排気部と、基板の外周側から前記加熱プレート上方の空間に気体を導入する気体導入部とを有し、前記気体導入部から気体を導入し前記排気部から排気することにより、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう排気流を形成するように構成するか、または、前記加熱プレートの上方の空間の一方側に設けられた気体導入部と、前記空間の他方側に設けられた排気部とを有し、前記気体導入部から気体を導入し前記排気部から排気することにより、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の排気流を形成するように構成することができる。
本発明の第５の観点では、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構とを具備する加熱処理装置を用いて加熱処理を行う加熱処理方法であって、前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程と、前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程とを有することを特徴とする加熱処理方法を提供する。
上記第５の観点において、最初に前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施し、次いで前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施することが好ましい。また、前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するようにしてよい。また、前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間を排気して基板に沿った気流を形成するようにしてよく、具体的には、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう気流を形成するか、または前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の気流を形成するようにすることができる。
本発明の第６の観点では、基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記カバー内の雰囲気をカバーの上部または側部から排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構とを具備する加熱処理装置を用いて加熱処理を行う加熱処理方法であって、前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程と、前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程とを有することを特徴とする加熱処理方法を提供する。
上記第６の観点において、最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程を実施し、次いで前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施することが好ましい。また、最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程では、前記カバーの天壁からシャワー状に基板の上面にガスを供給しつつ、基板の外周方向へ排気することにより前記ダウンフローを形成するようにしてよい。また、前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう排気流を形成するか、または前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の排気流を形成するようにすることができる。
上記第５または第６の観点において、基板はその表面に塗布膜が形成されているものであり、加熱処理は前記塗布膜のベーク処理とすることができる。
本発明の第７の観点では、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第５または第６の観点に係る方法が行なわれるように、コンピュータに加熱処理装置を制御させることを特徴とする制御プログラムを提供する。
本発明の第８の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第５または第６の観点に係る方法が行われるように、コンピュータに加熱処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。
本発明によれば、前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構とを具備し、前記第１の気流形成機構と前記第２の気流形成機構とを選択的に切替可能な構成、より具体的には、前記カバー内を排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構とを具備し、前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードと、前記排気流形成機構により排気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切替可能な構成としたので、基板に応じて、高い均一性を重視する処理と高い製品歩留まりを重視する処理の両方を行うことができる。
また、これらのモードを切り替えるように制御することにより、均一性を重視した処理と高い製品歩留まりを重視する処理をシリアルに実施することができ、高い均一性と高い製品歩留まりを両立させることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットを搭載したレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
このレジスト塗布・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１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、処理ステーション１２に隣接して設けられる露光装置１４と処理ステーション１２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１３とを有している。
レジスト塗布・現像処理システム１において処理を行う複数枚のウエハＷが水平に収容されたウエハカセット（ＣＲ）が他のシステムからカセットステーション１１へ搬入される。また逆にレジスト塗布・現像処理システム１における処理が終了したウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）がカセットステーション１１から他のシステムへ搬出される。さらにカセットステーション１１はウエハカセット（ＣＲ）と処理ステーション１２との間でのウエハＷの搬送を行う。
カセットステーション１１においては、図１に示すように、カセット載置台２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図１では５個）の位置決め突起２０ａが形成されており、ウエハカセット（ＣＲ）はウエハ搬入出口を処理ステーション１２側に向けてこの突起２０ａの位置に載置可能となっている。
カセットステーション１１には、ウエハ搬送機構２１がカセット載置台２０と処理ステーション１２との間に位置するように設けられている。このウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセット（ＣＲ）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ピック２１ａを有しており、このウエハ搬送用ピック２１ａは、図１中に示されるθ方向に回転可能である。これにより、ウエハ搬送用ピック２１ａはいずれかのウエハカセット（ＣＲ）に対してアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１２の第３処理ユニット群Ｇ３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）にアクセスできるようになっている。
処理ステーション１２には、システム前面側に、カセットステーション１１側から順に、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２が設けられている。また、システム背面側に、カセットステーション１１側から順に、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第５処理ユニット群Ｇ５が配置されている。また、第３処理ユニット群Ｇ３と第４処理ユニット群Ｇ４との間に第１主搬送部Ａ１が設けられ、第４処理ユニット群Ｇ４と第５処理ユニット群Ｇ５との間に第２主搬送部Ａ２が設けられている。さらに、第１主搬送部Ａ１の背面側には第６処理ユニット群Ｇ６が設けられ、第２主搬送部Ａ２の背面側には第７処理ユニット群Ｇ７が設けられている。
図１および図２に示すように、第１処理ユニット群Ｇ１は、カップ（ＣＰ）内でウエハＷをスピンチャックＳＰに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が計５段に重ねられている。また第２処理ユニット群Ｇ２では、５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、現像ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。
第３処理ユニット群Ｇ３は、図３に示すように、下から、温調ユニット（ＴＣＰ）、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）、ウエハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、所望のオーブン型処理ユニット等を設けることができるスペア空間Ｖ、ウエハＷに精度のよい温度管理下で加熱処理を施す３つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）、ウエハＷに所定の加熱処理を施す４つの高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）が１０段に重ねられて構成されている。
第４処理ユニット群Ｇ４は、図３に示すように、下から、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）、レジスト塗布後のウエハＷに加熱処理を施す４つのプリベークユニット（ＰＡＢ）、現像処理後のウエハＷに加熱処理を施す５つのポストベークユニット（ＰＯＳＴ）が１０段に重ねられて構成されている。
第５処理ユニット群Ｇ５は、図３に示すように、下から、４つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ５）、６つの露光後現像前のウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）が１０段に重ねられている。
第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５に設けられている高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は、後述するように全て同じ構造を有しており、本実施形態の加熱処理ユニットを構成する。なお、第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５の積み重ね段数およびユニットの配置は、図示するものに限らず、任意に設定することが可能である。
第６処理ユニット群Ｇ６は、下から、２つのアドヒージョンユニット（ＡＤ）と、２つのウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）とが４段に重ねられて構成されている。アドヒージョンユニット（ＡＤ）にはウエハＷを温調する機構を持たせてもよい。また、第７処理ユニット群Ｇ７は、下から、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置（ＦＴＩ）と、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）とが２段に重ねられて構成されている。ここで、周辺露光装置（ＷＥＥ）は多段に配置しても構わない。また、第２主搬送部Ａ２の背面側には、第１主搬送部Ａ１の背面側と同様に加熱ユニット（ＨＰ）等の熱処理ユニットを配置することもできる。
第１主搬送部Ａ１には第１主ウエハ搬送装置１６が設けられ、この第１主ウエハ搬送装置１６は、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４と第６処理ユニット群Ｇ６に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。また、第２主搬送部Ａ２には第２主ウエハ搬送装置１７が設けられ、この第２主ウエハ搬送装置１７は、第２処理ユニット群Ｇ２、第４処理ユニット群Ｇ４、第５処理ユニット群Ｇ５、第７処理ユニット群Ｇ７に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第１主ウエハ搬送装置１６は、図４に示すように、ウエハＷを保持する３本のアーム７ａ，７ｂ，７ｃを有している。これら、アーム７ａ〜７ｃは、基台５２に沿って前後移動可能になっている。基台５２は支持部５３に回転可能に支持されて、支持部５３に内蔵されたモータにより回転されるようになっている。支持部５３は鉛直方向に延びる支持柱５５に沿って昇降可能となっている。支持柱５５には、鉛直方向に沿ってスリーブ５５ａが形成されており、支持部５３から側方に突出するフランジ部５６がスリーブ５５ａにスライド可能となっており、支持部５３は図示しない昇降機構によりフランジ部５６を介して昇降されるようになっている。このような構成によって、第１主ウエハ搬送装置１６のアーム７ａ〜７ｃは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各方向に移動可能で、かつＸＹ面内で回転可能であり、これにより先に述べたように、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第６処理ユニット群Ｇ６の各ユニットにそれぞれアクセス可能となっている。
なお、アーム７ａとアーム７ｂとの間に両アームからの放射熱を遮る遮蔽板８が取り付けられている。また、最上段のアーム７ａの先端部上方には発光素子（図示せず）が取り付けられたセンサ部材５９が設けられており、基台５２の先端には受光素子（図示せず）が設けられていて、これら発光素子および受光素子からなる光学センサによりアーム７ａ〜７ｃにおけるウエハＷの有無とウエハＷのはみ出し等が確認されるようになっている。さらに、図４に示す壁部５７は第１処理ユニット群Ｇ１側にある第１主搬送部Ａ１のハウジングの一部であり、壁部５７には、第１処理ユニット群Ｇ１の各ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う窓部５７ａが形成されている。第２主ウエハ搬送装置１７は第１主ウエハ搬送装置１６と同様の構造を有している。
第１処理ユニット群Ｇ１とカセットステーション１１との間には液温調ポンプ２４およびダクト２８が設けられ、第２処理ユニット群Ｇ２とインターフェイスステーション１３との間には液温調ポンプ２５およびダクト２９が設けられている。液温調ポンプ２４、２５は、それぞれ第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するものである。また、ダクト２８、２９は、レジスト塗布・現像処理システム１外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の内部に供給するためのものである。
第１処理ユニット群Ｇ１〜第７処理ユニット群Ｇ７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション１２の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２の下方には、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）２６、２７が設けられている。
インターフェイスステーション１３は、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとから構成されており、第１インターフェイスステーション１３ａには第５処理ユニット群Ｇ５の開口部と対面するように第１ウエハ搬送体６２が配置され、第２インターフェイスステーション１３ｂにはＸ方向に移動可能な第２ウエハ搬送体６３が配置されている。
第１ウエハ搬送体６２の背面側には、図３に示すように、下から順に、露光装置１４から搬出されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）、露光装置１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、周辺露光装置（ＷＥＥ）が積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ８が配置されている。イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）とアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）は、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを収容できるようになっている。また、第１ウエハ搬送体６２の正面側には、図２に示すように、下から順に、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）と、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）とが積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ９が配置されている。
第１ウエハ搬送体６２は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向に回転可能で、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク６２ａを有している。このフォーク６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ５、第８処理ユニット群Ｇ８、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによりこれらユニット間でのウエハＷの搬送を行うことが可能となっている。
第２ウエハ搬送体６３も同様に、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能、かつ、θ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク６３ａを有している。このフォーク６３ａは、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットと、露光装置１４のインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂに対して選択的にアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行うことができるようになっている。
図２に示すように、カセットステーション１１の下部にはこのレジスト塗布・現像処理システム１全体を制御する集中制御部１９が設けられている。この集中制御部１９は、図５に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部を制御する、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１０１を有し、このプロセスコントローラ１０１には、工程管理者がレジスト塗布・現像処理システム１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布・現像処理システム１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス１０２と、レジスト塗布・現像処理システム１で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１０３とが接続されている。
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェイス１０２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部１０３から呼び出してプロセスコントローラ１０１に実行させることで、プロセスコントローラ１０１の制御下で、レジスト塗布・現像処理システム１において所望の各種処理が行われる。レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に格納された状態のものであってもよく、さらに、適宜の装置から例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。なお、各構成部には下位のコントローラが設けられており、これらコントローラがプロセスコントローラ１０１の指令に基づいて各構成部の動作制御を行うようになっている。
このように構成されるレジスト塗布・現像処理システム１においては、ウエハカセット（ＣＲ）から処理前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構２１により取り出し、このウエハＷを処理ステーション１２の処理ユニット群Ｇ３に配置されたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）に搬送する。次いで、ウエハＷに対し、温調ユニット（ＴＣＰ）で温調処理を行った後、第１処理ユニット群Ｇ１に属するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）で反射防止膜の形成、加熱ユニット（ＨＰ）における加熱処理、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）におけるベーク処理を行う。ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）によるウエハＷへの反射防止膜の形成前にアドヒージョンユニット（ＡＤ）によりアドヒージョン処理を行ってもよい。次いで、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）でウエハＷの温調を行った後、ウエハＷを第１処理ユニット群Ｇ１に属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬送後、レジスト液の塗布処理を行う。その後、第４処理ユニット群Ｇ４に設けられたプリベークユニット（ＰＡＢ）でウエハＷにプリベーク処理を施し、周辺露光装置（ＷＥＥ）で周辺露光処理を施した後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）等で温調する。その後、ウエハＷを第２ウエハ搬送体６３により露光装置１４内に搬送する。露光装置１４により露光処理がなされたウエハＷを第２ウエハ搬送体６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）に搬入し、第１ウエハ搬送体６２によって、第５処理ユニット群Ｇ５に属するポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）にてポストエクスポージャーベーク処理を施し、さらに第２処理ユニット群Ｇ２に属する現像ユニット（ＤＥＶ）へ搬送して現像処理を施した後、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）でポストベーク処理を行い、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）で温調処理を行った後、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）を介してカセットステーション１１のウエハカセット（ＣＲ）の所定位置へ搬送する。
次に、本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットについて詳細に説明する。前述したように、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は全て同じ構造を有し、本実施形態の加熱処理ユニットを構成しており、冷却プレート付き加熱処理ユニット（ＣＨＰ）として構成されている。図６は本実施形態に係る加熱処理ユニットを示す断面図、図７はその加熱部を拡大して示す断面図、図８は加熱ユニットの加熱部のカバーを示す斜視図、図９は加熱ユニットの内部の概略平面図である。
この加熱処理ユニット（ＣＨＰ）は、ケーシング１１０を有し、その内部の一方側は加熱部１２０となり、他方側は冷却部１６０となっている。
加熱部１２０は、ウエハＷを加熱する円板状の加熱プレート１２１と、上部が開放された扁平円筒状をなし、その内部空間に加熱プレート１２１を支持する支持部材１２２と、下部が開放された扁平円筒状をなし、支持部材１２２の上方を覆うカバー１２３とを有している。カバー１２３は、図示しない昇降機構により昇降するようになっており、上昇した状態でウエハＷの加熱プレート１２１に対する搬入出が可能となり、下降した状態でその下端が支持部材１２２の上端と密着して加熱処理空間Ｓを形成する。また、支持部材１２２は、ケーシング１１０の底面に配置されたスペーサー１２４の上に固定されている。
加熱プレート１２１は例えばアルミニウムで構成されており、その表面にはプロキシミティピン１２５が設けられている。そして、このプロキシミティピン１２５上に加熱プレート１２１に近接した状態でウエハＷが載置されるようになっている。加熱プレート１２１には所定パターンを有する電気ヒーター１２６が埋設されており、ヒーター電源１２７からこの電気ヒーター１２６に通電することにより、加熱プレート１２１が所定温度に設定される。加熱温度の制御は、加熱プレート１２１の表面近傍に設けられた熱電対（図示せず）を用いたフィードバック制御により行われる。
加熱プレート１２１にはその中央部に３つの貫通孔１２８が形成されており（図６では２つのみ図示）、これら貫通孔１２８にはウエハＷを昇降させるための昇降ピン１２９が昇降自在に設けられている。これら昇降ピン１２９は支持板１３０に支持されており、この支持板１３０を介してケーシング１１０の下方に設けられたシリンダ機構１３１により昇降されるようになっている。
カバー１２３は、図７に拡大して示すように、天壁１２３ａと側壁１２３ｂとで構成されている。天壁１２３ａは上板１３２および下板１３３を有し、その間にガス拡散空間ｄが形成されている。また、天壁１２３ａの下板１３３には多数のガス吐出孔１３３ａが均一に設けられている。さらに、天壁１２３ａの中央には鉛直方向に沿って貫通するように排気管１３５が設けられている。また、カバー１２３の側壁１２３ｂの上面には周方向に沿って複数の空気取り入れ口１３６が設けられており、空気取り入れ口１３６から加熱処理空間Ｓに向けて空気導入路１３７が形成されている。なお、空気取り入れ口１３６の代わりに、Ｎ２ガス等の他のガスを導入するガス導入機構を設けてもよい。
カバー１２３の側壁１２３ｂの下部には内周に沿って複数のガス排気口１３８が設けられている。側壁１２３ｂ内部には、ガス排気口１３８から水平に延び、途中で垂直上方に延びる複数の垂直排気路１４０が設けられている。また、側壁１２３ｂの上部には、環状排気路１４１が設けられており、垂直排気路１４０がこの環状排気路１４１に接続されている。
カバー１２３の天壁１２３ａ上面には、パージガス導入口１４２が設けられており、このパージガス導入口１４２にはパージガス配管１４３を介してパージガス供給機構１４４が接続されている。パージガス導入口１４２は、図示しない流路を介して上板１３２内に設けられた環状流路１４５に接続されており、環状流路１４５の下部にはパージガスをスプレー状に吐出可能な複数のガス吐出孔１４５ａが設けられている。このため、パージガス供給機構１４４からのパージガスは、パージガス導入口１４２から図示しない流路および環状流路１４５を介して吐出口１４５ａからガス拡散空間ｄにスプレー状に吐出される。ガス拡散空間ｄに導入されたパージガスは、下板１３３のガス吐出孔１３３ａを介して加熱処理空間Ｓにシャワー状に吐出される。パージガス配管１４３には、パージガスのオンオフおよび流量調整のためのバルブ１４６が設けられている。なお、パージガスとしては空気、またはＮ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスを好適に用いることができる。
カバー１２３の上面中央には第１排気部材１４７ａと第２排気部材１４７ｂが垂直方向に積層されて設けられている。下側の第１排気部材１４７ａの内部には排気管１３５が挿入されている。第１排気部材１４７ａには排気配管１４８が接続されており、排気配管１４８には中央排気機構１４９が接続されている。排気配管１４８には、排気のオンオフおよび排気量調節のためのバルブ１５０が設けられている。そして、加熱処理空間Ｓの雰囲気が中央排気機構１４９によって、排気路３５、第１排気部材１４７ａ、排気配管１４８を介して排気可能となっている。
カバー１２３の上面には、外周排気部材１５１が設けられている。外周排気部材１５１は、図８に示すようにカバー１２３の上面の周辺部に４箇所設けられた垂直部１５１ａと、４箇所の垂直部１５１ａを２つずつ接続する２つの水平部１５１ｂとを有している。垂直部１５１ａは、ガス流路１４１ａを介して側壁部１２３ｂの環状排気路１４１に接続されている。２つの水平部１５１ｂの中央部分は、上記第２排気部材１４７ｂで連結されており、第２排気部材１４７ｂの側壁中央部には排気配管１５２が接続されており、排気配管１５２には外周排気機構１５３が接続されている。また、排気配管１５２には、排気のオンオフおよび排気量調節のためのバルブ１５４が設けられている。そして、外周排気機構１５３によって、排気口１３８から排気路１３９，１４０および環状排気路１４１、さらには外周排気部材１５１、第２排気部材１４７ｂ、および排気配管１５２を介して排気可能となっている。
バルブ１４６，１５０，１５４のオンオフおよび調節は、コントローラ１５５によって行われる。コントローラ１５５は、集中制御部１９のプロセスコントローラ１０１からの指令によってバルブ１４６，１５０，１５４の制御を行い、図１０の（ａ）に示す、パージガスをガス吐出孔１３３ａから吐出しつつ排気口１３８を介して外周排気することにより、ウエハＷの上面に一様なダウンフローを供給しながら加熱処理を行う第１モードと、図１０の（ｂ）に示す、カバー１２３の天壁１２３ａ中央の排気管１３５を介して排気しつつ空気取り入れ口１３６から空気を取り入れ、加熱処理空間ＳにウエハＷに沿って外周から中央に向かう気流（排気流）を形成しながら加熱処理を行う第２モードとで切替可能となっている。すなわち、パージガス供給機構１４４、外周排気機構１５３、ガス吐出孔１３３ａ、排気口１３８やこれらを繋ぐ配管等が上記第１モードの気流を形成する第１の気流形成機構を構成し、中央排気機構１４９、排気管１３５、空気取り入れ口１３６、空気導入路１３７等が上記第２モードの気流を形成する第２の気流形成機構を構成する。
冷却部１６０は、冷却プレート１６１と、冷却プレート１６１を水平方向に駆動させる駆動機構１６２とを有している。冷却プレート１６１上にはプロキシミティピン１６３が設けられており、ウエハＷはこのプロキシミティピン１６３の上に冷却プレート１６１に近接した状態で載置され、冷却処理される。駆動機構１６２は、ベルト機構やボールネジ機構等の適宜の機構により冷却プレート１６１をガイド１６４に沿って移動させる。冷却プレート１６１はウエハＷの加熱プレート１２１に対する受け取り受け渡しの際には加熱部１２０に移動し、冷却処理および加熱処理の際には、図示の基準位置に位置される。冷却プレート１６１には、このように移動する際に冷却プレート１６１と昇降ピン１２９との干渉を避けるために、図９に示すように、冷却プレート１６１に搬送方向に沿った溝１６５が形成されている。
加熱プレート１６１は図示しない冷却機構により冷却可能となっており、冷却温度の制御は、冷却プレート１６１の表面近傍に設けられた熱電対（図示せず）を用いたフィードバック制御により行われる。
次に、このように構成された加熱処理ユニットによる加熱処理動作について図１１に示すフローチャートを参照して説明する。ここでは、塗布液が形成された後のウエハＷについての加熱処理について説明する。
まず、例えば、所定の塗布液を塗布後、あるいは露光処理後、あるいは現像処理後のウエハＷをケーシング１１０内に搬入する（ステップ１）。このときカバー１２３を上昇させた状態としておき、ウエハＷを加熱プレート１２１の上方に突出した状態の昇降ピン１２９の上に載置し、次いで昇降ピン１２９を下降させて、所定温度に保持された加熱プレート１２１のプロキシミティピン１２５の上にウエハＷを載置する（ステップ２）。次いで、カバー１２３を下降させて加熱処理空間Ｓを形成する。
次に、図１０の（ａ）に示す、パージガスをガス吐出孔１３３ａからシャワー状に吐出しつつ排気口１３８を介して外周排気することにより、ウエハＷの上面に一様なダウンフローを供給しながら加熱処理を行う第１モードで加熱処理を進行させる（ステップ３）。この工程では、ウエハＷの上面全面に一様にダウンフローが供給される気流が形成されることにより、ウエハ全面に亘って均一な加熱処理を実現することができ、形成されたレジスト膜やＢＡＲＣ等の塗布膜の膜質を均一にすることができる。これにより現像後のＣＤの均一性を良好にすることができる。この工程においては、コントローラ１５５の指令により、バルブ１５４およびバルブ１４６を制御して、パージガス供給機構１４４からのパージガス流量と、排気口１３８からの外周排気量とを制御することにより、所望のダウンフローが形成されるようにする。
ところで、塗布膜が形成されたウエハを加熱する際、特に塗布膜形成後の加熱処理の際には、ガスや昇華物が多く発生する。このようなガスや昇華物は従来は品質上特に問題にならなかったが、ＣＤが５０ｎｍ以下と微細になってくると、これらがウエハＷ上に付着することによりディフェクトとなり、製品歩留まりを低下させてしまう。特に、ＡｒＦ用のＢＡＲＣを形成した後のウエハのベーク処理において、このようなガスや昇華物が多く発生し、これらの影響が大きい。しかしながら、上記第１モードは、均一性を重視してウエハＷにダウンフローを与える工程であるため、元来ガスや昇華物の除去には適さず、無理に排気効率を高めようとすると均一性が損なわれてしまう。
これに対して、従来行われていた中央排気は、ウエハの周辺から中央に向けてウエハに沿った気流を形成し、天壁中央から排気するので、ガスや昇華物は気流とともに排気除去され、ウエハへの付着は生じ難くい。このモードは加熱処理の均一性には劣るものの、本発明者らの検討結果では、塗布膜の膜質が安定するまで第１モードで加熱処理を行った後であれば、このような排気を重視する気流を形成しても膜質が損なわれることがないことが見出された。
そこで、上記第１モードで加熱処理を行った後に、第２モードとして、カバー１２３の天壁１２３ａの中央の排気管１３５から排気しながら加熱処理を行う（ステップ４）。この工程では、図１０の（ｂ）に示すように、排気管１３５から排気を行うことにより、空気取り入れ口１３６から空気導入路１３７を経て加熱処理空間Ｓに空気が導入され、ウエハＷに沿ってウエハＷの周辺から中央に向かう気流（排気流）が形成される。これにより、加熱処理により生じたガスや昇華物が排気路３５を経て排気除去され、これらがウエハＷに付着し難くなる。また、このような気流を形成することにより、第１モードでの加熱処理でウエハＷに付着したガスや昇華物を有効に除去することができる。この工程においては、第１モードでの加熱処理後、コントローラ１５５の指令により、バルブ１４６および１５４を閉じてパージガスの供給および外周排気を停止するか、またはこれらバルブを調整してガス吐出孔１３３ａに塗布膜から生じたガスや昇華物が侵入しない程度の吐出流が形成される程度にし、バルブ１５０を開いて所定の排気量になるように制御する。これにより、外周から中央に向かう所望の気流が形成される。この第２モードが終了することにより加熱処理が終了する。
このステップ３および４における第１モードおよび第２モードの加熱処理の条件例を３００ｍｍウエハにＡｒＦレーザー用のＢＡＲＣを塗布した後のベーク処理を例にとって示すと、以下のようになる。
ベーク温度：１８０〜２２０℃（例えば２１５℃）
第１モード
パージガス供給量：５Ｌ／ｍｉｎ
外周排気量 ：５Ｌ／ｍｉｎ
第２モード
センター排気量 ：２０Ｌ／ｍｉｎ
（パージガス供給量：４Ｌ／ｍｉｎ（必要に応じて））
第１モードから第２モードへの切替のタイミング（トータル６０ｓｅｃ）：
４０ｓｅｃ
以上のようにしてウエハＷを所定時間加熱処理した後、ウエハを冷却プレート１６１上に載置し、所定の冷却処理を行う（ステップ５）。この際のウエハの搬送手順を図１２を参照して説明する。まず、昇降ピン１２９によりウエハＷを突き上げ、次いで図１２の（ａ）に示すように冷却プレート１６１を加熱プレート１２１の上に移動させ、次いで図１２の（ｂ）に示すように昇降ピン１２９を下降させることにより、ウエハＷを冷却プレート１６１上のプロキシミティピン１６３上に載置する。そして図１２の（ｃ）に示すように冷却プレート１６１が元の位置に移動され、冷却処理が行われる。この冷却処理の後、ウエハＷは、図示しない搬出入口を介して搬出される（ステップ６）。この加熱処理ユニット（ＣＨＰ）では、このように加熱後直ちに冷却することができるため、ウエハによる熱履歴に差が生じることがなく、加熱処理のウエハ間ばらつきを小さくすることができる。
以上のように本実施形態の加熱処理ユニットでは、第１モードと第２モードとで切替ることができる構成にしたが、加熱処理ユニットにおいて、このように気流形成のモードを切り替えるという発想は従来全く存在せず、このように加熱処理の途中でモードを切り替えることによりＣＤ均一性と歩留まりとを両立することができることは本発明者らが初めて見出したことである。
次に、本発明の他の実施形態の加熱処理ユニットについて説明する。
図１３は他の実施形態に係る加熱処理ユニットの加熱部を拡大して示す断面図、図１４はその概略水平断面図である。本実施形態では、加熱部の上記第２モードの気流形成方式が上記実施形態と異なっている他は従前の実施形態と基本的な構造は同様であり、同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
この実施形態の加熱処理ユニットは、従前の実施形態と同様、ケーシングの中に加熱部と冷却部とが並置されている。加熱部１２０′は、従前の実施形態と全く同様に構成される加熱プレート１２１を有している。そして、さらに加熱プレート１２１をその内部空間に支持する支持部材２２２と、支持部材２２２の上方を覆うカバー２２３とを有している。支持部材２２２は上部が開放された扁平角筒状をなし、カバー２２３は下部が開放された扁平角筒状をなしている。カバー２２３は、従前の実施形態のカバー１２３と同様、昇降可能となっており、上昇した状態でウエハＷの加熱プレート１２１に対する搬入出が可能となり、下降した状態で加熱処理空間Ｓ′を形成する。
カバー２２３は、天壁２２３ａと側壁２２３ｂとで構成されている。天壁２２３ａは上板２３２および下板２３３を有し、その間にガス拡散空間ｄ′が形成されている。また、天壁２２３ａの下板２３３には多数のガス吐出孔２３３ａが均一に設けられている。
カバー２２３の側壁２２３ｂの下部には内周に沿って複数のガス排気口２３８が設けられている。側壁２２３ｂ内部には、ガス排気口２３８から水平に延び、途中で垂直上方に延びる複数の垂直排気路２４０が設けられている。また、側壁２２３ｂの上部には、環状排気路２４１が設けられており、垂直排気路２４０がこの環状排気路２４１に接続されている。
また、カバー２２３の側壁２２３ｂの冷却部側の壁部の加熱プレート１２１の直上位置には、水平方向に延材する扁平状のガス吐出口２４２ａが形成されており、このガス吐出口２４２ａには側壁２２３ｂの当該壁部内を垂直に延びる複数の垂直ガス流路２４３ａが接続されている。また当該壁部の上部には水平方向に延びる水平ガス流路２４４ａが設けられており、垂直ガス流路２４３ａがこの水平ガス流路２４３ａに接続されている。一方、カバー２２３の側壁２２３ｂの上記側部と対向する壁部の加熱プレート１２１の直上位置には、水平方向に延材する扁平状の排気口２４２ｂが形成されており、この排気口２４２ｂには当該壁部内を垂直に延びる複数の垂直排気路２４３ｂが接続されている。また当該壁部の上部には水平方向に延びる水平排気路２４４ｂが設けられており、垂直排気路２４３ｂがこの水平排気路２４３ｂに接続されている。
カバー２２３の天壁２２３ａ上面の中央には、パージガス導入口２４５が設けられており、このパージガス導入口２４５にはパージガス配管２４６を介してパージガス供給機構２４７が接続されている。パージガス導入口２４５には、上板２３２内の流路２４８が接続されており、パージガス供給機構２４７からのパージガスはこの流路２４８を通ってガス拡散空間ｄ′の中央上部に設けられたガス導入部材２４９に達し、このガス導入部材２４９からガス拡散空間ｄ′へ放射状に導入される。ガス拡散空間ｄ′に導入されたパージガスは、下板２３３のガス吐出孔２３３ａを介して加熱空間に吐出される。パージガス配管２４６には、パージガスのオンオフおよび流量調整のためのバルブ２５０が設けられている。
一方、上記環状排気路２４１の複数箇所には上方に延びる排気路２５１が接続されており、この排気路２５１はカバー２２３の上方で排気配管２５２ａに接続されている。排気配管２５２ａは集合配管２５２ｂに接続され、集合配管２５２ｂには外周排気機構２５３が接続されている。また、集合排気配管２５２ｂには、排気のオンオフおよび排気量調節のためのバルブ２５４が設けられている。そして、外周排気機構２５３によって、排気口２３８から垂直排気路２４０および環状排気路２４１、さらには排気配管２５２ａ、集合排気配管２５２ｂを介して排気可能となっている。
さらに、前記水平ガス流路２４４ａには上方に延びるガス流路２５５ａが接続されており、このガス流路２５５ａはカバー２２３の上方でガス供給配管２５６ａに接続されている。ガス供給配管２５６ａにはガス供給機構２５７ａが接続されている。またガス供給配管２５６ａにはガス供給のオンオフおよび流量調整のためのバルブ２５８ａが設けられている。また、前記水平排気路２４３ｂには上方に延びる排気流路２５５ｂが接続されており、この排気路２５５ｂはカバー２２３の上方で排気配管２５６ｂに接続されている。排気配管２５６ｂには排気機構２５７ｂが接続されている。また排気配管２５６ｂには排気のオンオフおよび排気量調整のためのバルブ２５８ｂが設けられている。そして、ガス供給機構２５７ａから所定量のガス、例えば空気をガス流路２５５ａ、水平ガス流路２４４ａ、垂直ガス流路２４３ａ、ガス吐出口２４２ａを経て加熱処理空間Ｓ′に吐出し、排気機構２５７ｂにより、排気口２４２ｂ、垂直排気路２４３ｂ、水平排気路２４４ｂ、排気路２５５ｂ、排気配管２５６ｂを経てガス吐出量に応じた排気を行うことにより、加熱処理空間Ｓ′に一方向流が形成される。
バルブ２５０、２５４、２５８ａ、２５８ｂのオンオフおよび調節は、コントローラ２５９によって行われる。コントローラ２５９は、集中制御部１９のプロセスコントローラ１０１からの指令によってバルブ２５０、２５４、２５８ａ、２５８ｂの制御を行い、図１５の（ａ）に示す、パージガスをガス吐出孔２３３ａから吐出しつつ排気口２３８を介して外周排気することにより、ウエハＷの上面に一様なダウンフローを供給しながら加熱処理を行う第１モードと、図１５の（ｂ）に示す、ガス吐出口２４２ａから排気口２４２ｂに向かう一方向流を形成しながら加熱処理を行う第２モードとで切替可能となっている。この実施形態では、パージガス供給機構２４７、外周排気機構２５３、ガス吐出孔２３３ａ、排気口２３８やこれらを繋ぐ配管等が上記第１モードの気流を形成する第１の気流形成機構を構成し、ガス供給機構２５７ａ、排気機構２５７ｂ、ガス吐出口２４２ａ、排気口２４２ｂ、その他の流路や配管等が上記第２モードの気流を形成する第２の気流形成機構を構成する。
この実施形態においても、従前の実施形態と同様、膜質の均一性を重視した第１モードでの加熱処理を行った後、加熱処理により生じたガスや昇華物の除去を重視した第２モードの加熱処理を行う。本実施形態では、第２モードの加熱処理に際し、ガス吐出口２４２ａから排気口２４２ｂに向かう一方向流を形成することにより、加熱処理により生じたガスや昇華物がこの一方向流とともに排気除去され、これらがウエハＷに付着し難くなる。また、このような一方向流を形成することにより、第１モードでの加熱処理でウエハＷに付着したガスや昇華物を有効に除去することができる。さらに、従前の実施形態では、ウエハＷの直上に排気管１３５が形成されているため、そこに滞留または付着したガスまたは昇華物が塵埃となってウエハＷに落下する危険性が存在するが、本実施形態ではそのような危険性がなく、また、天壁に排気構造が設けられる必要がないため、加熱処理ユニットの上下の寸法を小さくすることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、最初に膜質を均一にするモードで加熱処理を行い、その後塗布膜から発生したガスや昇華物を除去可能なモードで加熱処理を行ったが、塗布膜によっては最初にガスや昇華物が発生しやすいものもあり、その場合にはガスや昇華物を除去可能なモードで加熱処理を行ってから膜質を均一にするモードで加熱処理を行ってもよい。また、被処理基板に応じて、膜質を均一にするモードのみ、または塗布膜から発生したガスや昇華物を除去可能なモードのみで加熱処理を行うようにしてもよい。
また、上記実施形態では冷却プレートを備えた加熱処理ユニットについて示したが、本発明は冷却プレートを有しない加熱処理ユニットに適用可能であることは言うまでもない。
さらに、本発明は、通常のフォトリソグラフィーにおける加熱処理に適用可能なことはもちろんのこと、液浸露光プロセスにおける加熱処理にも適用することができる。
さらにまた、上記実施形態では本発明を半導体ウエハに塗布膜を形成した後の加熱処理に適用したが、これに限らず、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の加熱処理にも適用することができるし、塗布膜が形成されていない基板の加熱処理にも適用することができる。
本発明一実施形態に係る加熱処理ユニットを搭載した半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す平面図。 図１に示すレジスト塗布・現像処理システムの正面図。 図１に示すレジスト塗布・現像処理システムの背面図。 図１のレジスト塗布・現像処理システムに備えられた主ウエハ搬送装置の概略構造を示す斜視図。 図１のレジスト塗布・現像処理システムの制御系を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットを示す断面図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットの加熱部を拡大して示す断面図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットの加熱部のカバーを示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットの内部の概略平面図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットの２つのモードを説明するための模式図。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットにおける加熱処理方法を説明するためのフローチャート。 本発明の一実施形態に係る加熱処理ユニットにおいて、加熱処理を行った後のウエハの冷却プレートへの受け渡し手順を説明するための模式図。 本発明の他の実施形態に係る加熱処理ユニットの加熱部を拡大して示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る加熱処理ユニットの加熱部を示す概略水平断面図。 本発明の他の実施形態に係る加熱処理ユニットの２つのモードを説明するための模式図。
符号の説明
１２０；加熱部
１２１；加熱プレート
１２２；支持部材
１２３；カバー
１２６；電気ヒーター
１３３ａ；ガス吐出孔
１３５；排気管
１３８；ガス排気口
１４２；パージガス導入口
１４３；パージガス配管
１４４；パージガス供給機構
１４６，１５０，１５４；バルブ
１４８；排気配管
１４９；中央排気機構
１５２；排気配管
１５３；外周排気機構
１５５；コントローラ
１６０；冷却部
１６１；冷却プレート
ＣＨＰ；加熱処理ユニット
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (29)

  1. 基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、
    基板を加熱するための加熱プレートと、
    前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、
    前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、
    前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構と
    を具備し、
    前記第１の気流形成機構と前記第２の気流形成機構とを選択的に切替可能であることを特徴とする加熱処理装置。
  2. 基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、
    基板を加熱するための加熱プレートと、
    前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、
    前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、
    前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構と、
    前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードと、前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切り替えるように制御する制御機構と
    を具備することを特徴とする加熱処理装置。
  3. 前記制御機構は、加熱処理の途中で前記２つのモードの一方から他方へ切り替えることを特徴とする請求項２に記載の加熱処理装置。
  4. 前記制御機構は、最初に前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードを実行させ、次いで前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱するモードに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の加熱処理装置。
  5. 前記第１の気流形成機構は、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
  6. 前記第２の気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間を排気して基板に沿った気流を形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
  7. 前記第２の気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう気流を形成することを特徴とする請求項６に記載の加熱処理装置。
  8. 前記第２の気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の気流を形成することを特徴とする請求項６に記載の加熱処理装置。
  9. 基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、
    基板を加熱するための加熱プレートと、
    前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、
    前記カバー内を排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、
    前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構と
    を具備し、
    前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードと、前記排気流形成機構により排気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切替可能であることを特徴とする加熱処理装置。
  10. 基板に対して加熱処理を行う加熱処理装置であって、
    基板を加熱するための加熱プレートと、
    前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、
    前記カバー内を排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、
    前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構と、
    前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードと、前記排気流形成機構により排気流を形成しながら基板を加熱するモードとを切り替えるように制御する制御機構と
    を具備することを特徴とする加熱処理装置。
  11. 前記制御機構は、加熱処理の途中で前記２つのモードの一方から他方へ切り替えることを特徴とする請求項１０に記載の加熱処理装置。
  12. 前記制御機構は、最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱するモードを実行させ、次いで前記排気機構により排気しながら基板を加熱するモードに切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の加熱処理装置。
  13. 前記ダウンフロー形成機構は、前記カバーの天壁からシャワー状に基板の上面にガスを供給するガス供給機構と、基板の外周方向へ排気する外周排気機構とを有することを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
  14. 前記排気流形成機構は、前記カバーの天壁の中央に設けられた排気部と、基板の外周側から前記加熱プレート上方の空間に気体を導入する気体導入部とを有し、前記気体導入部から気体を導入し前記排気部から排気することにより、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう排気流を形成することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
  15. 前記排気流形成機構は、前記加熱プレートの上方の空間の一方側に設けられた気体導入部と、前記空間の他方側に設けられた排気部とを有し、前記気体導入部から気体を導入し前記排気部から排気することにより、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の排気流を形成することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
  16. 基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記加熱プレートの上方の空間に、主に均一な加熱処理を実現するための気流を形成する第１の気流形成機構と、前記加熱プレートの上方の空間に、主に基板から発生したガスおよび／または昇華物を排出除去する気流を形成する第２の気流形成機構とを具備する加熱処理装置を用いて加熱処理を行う加熱処理方法であって、
    前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程と、
    前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程とを有することを特徴とする加熱処理方法。
  17. 最初に前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施し、次いで前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施することを特徴とする請求項１６に記載の加熱処理方法。
  18. 前記第１の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の加熱処理方法。
  19. 前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間を排気して基板に沿った気流を形成することを特徴とする請求項１６から請求項１８に記載の加熱処理方法。
  20. 前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう気流を形成することを特徴とする請求項１９に記載の加熱処理方法。
  21. 前記第２の気流形成機構による気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の気流を形成することを特徴とする請求項１９に記載の加熱処理方法。
  22. 基板を加熱するための加熱プレートと、前記加熱プレートの上方の空間を囲繞するカバーと、前記カバー内の雰囲気をカバーの上部または側部から排気して前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成する排気流形成機構と、前記加熱プレート上の基板の上面に対して一様に供給されるダウンフローを形成するダウンフロー形成機構とを具備する加熱処理装置を用いて加熱処理を行う加熱処理方法であって、
    前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程と、
    前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程と
    を有することを特徴とする加熱処理方法。
  23. 最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程を実施し、次いで前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程を実施することを特徴とする請求項２２に記載の加熱処理方法。
  24. 最初に前記ダウンフロー形成機構によりダウンフローを形成しながら基板を加熱する工程では、前記カバーの天壁からシャワー状に基板の上面にガスを供給しつつ、基板の外周方向へ排気することにより前記ダウンフローを形成することを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の加熱処理方法。
  25. 前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間に、基板周辺から中央に向かう排気流を形成することを特徴とする請求項２２から請求項２４のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
  26. 前記排気流形成機構により前記加熱プレートの上方の空間に排気流を形成しながら基板を加熱する工程では、前記加熱プレートの上方の空間に、基板の一方側から他方側へ向かう一方向の排気流を形成する請求項２２から請求項２４のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
  27. 基板は、その表面に塗布膜が形成されており、加熱処理は前記塗布膜のベーク処理であることを特徴とする請求項１６から請求項２６のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
  28. コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１６から請求項２７のいずれか１項に記載の方法が行なわれるように、コンピュータに加熱処理装置を制御させることを特徴とする制御プログラム。
  29. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に、請求項１６から請求項２７のいずれか１項に記載の方法が行われるように、コンピュータに加熱処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
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