JP2015079779A - 加熱処理方法及び加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布膜を形成するために段階的に基板を加熱処理する方法において、基板にドライパーティクルが付着することを抑制することのできる加熱処理装置並びに加熱方法を提供する。【解決手段】基板を異なる処理温度で段階的に加熱する方法であって、基板を加熱処理装置に搬入し、加熱処理装置に搬入された基板の温度を第１の温度まで急激に上昇させる準備工程と、加熱処理装置内の熱処理板から基板を一定距離だけ離間させた位置で第２の温度で加熱処理する第１の加熱工程と、熱処理板に基板を載置して第３の温度で加熱処理する第２の加熱工程とを有する。【選択図】 図６

Description

本発明は、基板の加熱処理方法及び加熱処理装置に関するものである。

半導体製造工程においては、例えば半導体ウエハ等の基板の上にフォトレジストを塗布し、レジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、現像処理することにより回路パターンを形成するフォトリソグラフィー工程が行われる。このフォトリソグラフィー工程では、フォトレジストの塗布液を塗布した後や、露光後に加熱処理が行われる。また、フォトレジスト塗布工程の前後に反射防止膜を基板上に形成する工程や、ガラス基板等にＳＯＧ材やドーパント材等の塗布膜を形成する工程においても加熱処理は行われる。

これら塗布膜の形成工程における加熱処理では、加熱処理温度を段階的に変化させて加熱処理を行う場合がある。例えば、特許文献１では、反射防止膜の形成において、まず低温側の熱処理板に基板を近づけて加熱し、次に高温側の熱処理板に基板を近づけて段階的に温度を上げて加熱する方法が記載されている。特許文献２及び特許文献３では、ＳＯＧ材等のシリカ系被膜形成用塗布液やカラーレジスト等を加熱処理するに際して、まずリフトピンに基板を保持した状態で加熱し、その後、基板を熱処理板に載置した状態で加熱することにより熱処理温度を段階的に上昇させて処理する方法が記載されている。

一方で本発明者は、研究の結果、基板をリフトピンに保持した状態で低温での加熱処理を行い、その後、熱処理板に載置して高温加熱を行った場合、ドライパーティクルが基板上に付着するリスクが高まることを見出した。その原因として、加熱処理装置の内部が高温雰囲気であるため、装置内部に存在するパーティクルが高エネルギー状態となっており、そこに常温（２３℃）の基板が搬入されると、エネルギーの均衡をとろうとパーティクルが熱泳動により基板に付着しやすくなることが考えられる。

しかしながら、二段階加熱処理における基板へのドライパーティクルの付着については、上記の特許文献のいずれにおいても、考慮されていない。

特開２０００−９１２１８号公報（特許請求の範囲、図４） 特開平１１−９７３２４号公報（特許請求の範囲、図１） 特開２０１０−７９２１７号公報（特許請求の範囲、図４）

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板を段階的に加熱処理する方法において、基板にドライパーティクルが付着することを抑制することのできる加熱処理方法及び加熱処理装置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、本発明の加熱処理方法は、基板を異なる処理温度で段階的に加熱処理する方法であって、基板を加熱処理装置に搬入する基板搬入工程と、加熱処理装置に搬入された基板の温度を第１の温度まで上昇させる準備工程と、加熱処理装置内の熱処理板から一定距離だけ離間させた位置で基板を第２の温度で加熱処理する第１の加熱工程と、次に、熱処理板に基板を載置して第３の温度で加熱処理する第２の加熱工程と、を有することを特徴とする。

なお、上記準備工程において、基板の温度を急激に上昇させるとは、第１の加熱工程における基板の昇温速度よりも速い昇温速度で基板の温度を上昇させることを意味している。

また、上記準備工程は、以下のいずれかの方法、又は以下の方法を組み合わせた方法により行われる。

加熱処理装置に搬入された基板を熱処理板に載置することによって基板の温度を第１の温度まで上昇させる。

または、加熱処理装置に基板を搬入する間または搬入後に、基板に光を照射することによって基板の温度を第１の温度まで上昇させる。

または、加熱処理装置に搬入された前記基板に、加熱気体を吹き付けることによって基板の温度を第１の温度まで上昇させる。

さらに、上記の準備工程は、第１の加熱工程及び第２の加熱工程における処理時間よりも短い時間で行われることを特徴とする。

また、本発明に係る記憶媒体は、塗布膜が形成された基板を加熱処理する加熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、コンピュータプログラムは、上記の加熱処理方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする。

本発明に係る加熱処理装置は、加熱処理装置内に配置され、基板を載置して加熱処理を行う熱処理板と、熱処理板から一定距離だけ離間した上昇位置において加熱処理装置に搬入された基板を支持し、下降位置において熱処理板に基板を載置させる昇降自在な支持機構と、熱処理板の温度及び支持機構の昇降を制御する制御部と、を備え、この制御部は、加熱処理装置に搬入された基板の温度を第１の温度まで上昇させ、その後、加熱処理装置内の熱処理板から基板を一定距離だけ離間させた位置において第２の温度で加熱処理し、次に、熱処理板に基板を載置して第３の温度で加熱処理するよう熱処理板及び支持機構を制御することを特徴とする。

さらに、本発明に係る加熱処理装置は、支持機構に支持された基板の上方に配置される光源とこのＬＥＤの動作を制御する制御部とを有し、上記制御部は、加熱処理装置に搬入された基板に光源から光を照射することにより基板の温度を第１の温度まで上昇させるよう光源を制御してもよい。

本発明に係る加熱処理装置は、さらに加熱処理装置に開口し支持機構に支持された基板若しくは熱処理板に載置された基板の上方から加熱気体を吹き付ける加熱気体供給部を有し、加熱処理装置に搬入された基板に加熱気体供給部から加熱気体を吹き付けることにより基板の温度を第１の温度まで上昇させるよう加熱気体供給部を制御するようにしてもよい。

本発明に係る加熱処理方法及び加熱処理装置によれば、加熱処理装置へのウエハの搬入後、ドライパーティクルの付着を抑えることのできる温度までウエハの温度を速やかに上昇させるため、その後、ウエハにドライパーティクルを付着させることなく、段階的な加熱処理を行うことができる。

本発明に係る加熱処理装置を含む塗布現像処理装置を示す概略平面図である。 上記塗布現像処理装置を示す概略斜視図である。 上記塗布現像処理装置を示す概略縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る加熱処理装置を示す概略断側面図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置の概略図である。 本発明に係る加熱処理方法のフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る加熱処理装置を用いた加熱処理方法を段階的に示す概略縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱処理装置を示す概略断側面図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱処理装置を用いた加熱処理方法を段階的に示す概略縦断面図である。 本発明の効果について行ったウエハ温度とパーティクルの付着数に関する評価の結果を示すグラフである。 ウエハの昇温過渡履歴を調べるために行った評価の結果を示すグラフである。

以下に、この発明の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。まず、この発明に係る加熱処理方法並びに加熱処理装置が適用される塗布現像処理装置の構成及び動作について説明する。

上記塗布現像処理装置１には、図１に示すように、キャリアブロックＳ１から露光ブロックＳ４まで順に、キャリアブロックＳ１、処理ブロックＳ２、インターフェイスブロックＳ３、露光ブロックＳ４が連結されている。

キャリアブロックＳ１では、搬送機構Ｃが、載置台１０上に載置された密閉型のキャリア１１からウエハＷ（基板）を取り出して、キャリアブロックＳ１に隣接された処理ブロックＳ２に受け渡す。また、搬送機構Ｃは、処理ブロックＳ２にて処理された後のウエハＷを受け取ってキャリア１１に戻すように構成されている。

処理ブロックＳ２は、図２に示すように、現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層側に反射防止膜を形成するための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３、レジスト膜の上層側に反射防止膜を形成するための第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４を下から順に積層して構成されている。

上記第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２と第４のブロック（ＴＣＴ層）Ｂ４とは、各々反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する塗布部を３つ含んだ液処理モジュール３０と、この液処理モジュール３０にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却処理モジュール４０と、液処理モジュール３０と、加熱・冷却処理モジュール４０との間に設けられ、これらの間でウエハＷの受け渡しを行なう基板搬送手段である搬送機構Ａ２，Ａ４とを備えている（図３参照）。

第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３においては、上記薬液がレジスト液であり、疎水化処理ユニットが組み込まれることを除けば、ＢＣＴ層Ｂ２及びＴＣＴ層Ｂ４と同様の構成である。一方、第１の処理ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については、例えば一つのＤＥＶ層Ｂ１内に現像ユニットが２段に積層されている。そしてＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像ユニットにウエハＷを搬送するための共通の搬送機構Ａ１が設けられている（図３参照）。さらに処理ブロックＳ２には、図１及び図３に示すように、キャリアブロックＳ１側に棚ユニットＵ５が設けられ、この棚ユニットＵ５の各部同士の間では、棚ユニットＵ５の近傍に設けられた昇降自在な搬送機構ＥによってウエハＷが搬送される。また、処理ブロックＳ２のインターフェイスブロックＳ３側には、棚ユニットＵ６が設けられる。

一方、ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１１から棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しユニットＣＰＬ１２にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアームＦが設けられている（図３参照）。レジスト膜やさらに反射防止膜が形成されたウエハＷは、受け渡しユニットＢＦ３やＴＲＳ４を介して搬送機構Ｅにより受け渡しユニットＣＰＬ１１に受け渡され、ここからシャトルアームＦにより棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＣＰＬ１２に直接搬送される。

次いで、ウエハＷはインターフェイスアームＩにより露光ブロックＳ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われた後、棚ユニットＵ６の受け渡しユニットＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。戻されたウエハＷは、第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１にて現像処理が行われ、基板搬送手段である搬送機構Ａ１により受け渡しユニットＴＲＳ３に受け渡される（図３参照）。

その後、搬送機構Ｃを介してキャリア１１に戻される。なお、図１において棚ユニットＵ１〜Ｕ４には各々加熱・冷却処理モジュール４０が積層されている。本発明に係る加熱処理装置５０は、例えば棚ユニットＵ４に設けられている。

次に、本発明に係る加熱処理装置５０の構成及び動作について詳細に説明する。本発明に係る加熱処理装置５０は、例えばレジスト膜や反射防止膜の形成にあたって処理液を塗布した後の基板を加熱処理する際に用いられる。

＜第１実施形態＞
第１実施形態にかかる加熱処理装置は、図４に示すように、筐体５１の内部に蓋体６０と、熱処理板収容部６１とを有する。蓋体６０は、熱処理板収容部６１の上側に位置して上下動自在であり、熱処理板収容部６１と一体となって処理空間Ｓを形成する。

筐体５１の側面には、ウエハＷを加熱処理装置５０内へ搬入出するための搬入出口５２が設けられており、当該搬入出口５２を開閉可能とするシャッタ５３が取り付けられている。基板搬入出時以外にこのシャッタ５３が閉鎖することにより、加熱処理装置５０からの熱的影響が他の処理装置に及ぶことを抑制する。

蓋体６０は、ウエハＷを取り囲むように下面が開口した略円筒状の形状を有している。ウエハＷが加熱処理装置５０内部に搬入される際には、蓋体６０は上方位置に上昇し、その後下降して加熱処理中には熱処理板収容部６１と共に処理空間Ｓを形成する。

蓋体６０の上面中央部には、排気管６２が接続される。排気管６２は、筐体５１を貫通して加熱処理装置５０の外部に伸び、フィルタ６３を介して吸引装置６４と接続している。吸引装置６４が動作することにより、処理空間Ｓの雰囲気を加熱処理装置５０の外部に排出できるようになっている。この吸引装置６４は、排気量を制御する制御部６５を備える。また、排気管６２は、可撓性を有しており、蓋体６０が上下動しても排気量に影響を与えることがないような構成となっている。フィルタ６３は、排気の中に含まれる不純物を捕集し、不純物が吸引装置６４側に流れることを防止する。

蓋体６０の上面内側の天井部６０ａには、光源としてのＬＥＤ６６が設けられる。当該ＬＥＤ６６は、ケーブル６７を介して光の照射を制御する制御部６８に接続される。ＬＥＤ６６は、加熱処理装置５０に搬入されたウエハＷが支持ピン７２に載置されている状態でウエハＷの上方から光を照射することができるように、天井部６０ａに複数配置されている。なお、ＬＥＤ６６から照射される光は、ウエハＷに塗布された塗布膜を感光することがないような波長の光が用いられる。

熱処理板収容部６１には、ウエハＷを載置して加熱する熱処理板６９が設けられる。熱処理板６９は、例えば炭化ケイ素や窒化アルミニウム等のセラミックからなり、２〜１０ｍｍ程度の厚みを有した円盤状に形成されている。

熱処理板６９の裏面には、熱処理板６９の熱源となるヒータ７０が設けられている。ヒータ７０は、当該ヒータ７０の発熱量を制御する制御部７１に接続されており、制御部７１がヒータ７０の発熱量を制御することによって、熱処理板６９を所定の温度に維持できるようになっている。

熱処理板６９の下方には、熱処理板６９の上方位置で外部より搬入されてきたウエハＷを支持する支持ピン７２が設けられる。この支持ピン７２には、昇降機構７３が設けられており、昇降自在となっている。支持ピン７２は、昇降機構７３により、熱処理板６９に設けられた貫通孔７４を貫通して熱処理板６９上に突出し、当該熱処理板６９の上方位置においてウエハＷを支持することができる。昇降機構７３は、制御部７５から昇降動作を制御されることにより、支持ピン７２の昇降を行う。

熱処理板収容部６１は、さらに、熱処理板６９の外縁部を支持する支持台７６を有している。この支持台７６は、熱処理板６９の熱を外部に逃がさないように、断熱材により形成されている。

また、熱処理板収容部６１は、支持台７６の外周部を取り囲むように、略筒状のサポートリング７７を有している。当該サポートリング７７には、処理空間Ｓ内に例えば不活性ガスなどの気体を噴出する吹出口７８が設けられている。この吹出口７８から気体を噴出することにより、処理空間Ｓ内を当該気体でパージすることができる。また、サポートリング７７の外周部を取り囲むように、円筒状の容器７９が設けられ、蓋体６０と共に処理空間Ｓを形成する。

図５に示すように、吸引装置６４の制御部６５、ＬＥＤ６６の制御部６８、ヒータ７０の制御部７１、昇降機構７３の制御部７５は、装置外部の制御コンピュータ８０と接続されている。この装置外部の制御コンピュータ８０は制御装置９０に内蔵されている。制御コンピュータ８０は、制御コンピュータ８０に制御プログラムを実行させるソフトウェアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が備えられており、制御プログラムに基づいて前記各部に制御信号を出力するように構成されている。また、制御プログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、これら記憶媒体から制御コンピュータ８０にインストールされて使用される。

次に、以上により構成される本実施形態に係る加熱処理装置を用いた加熱処理方法について説明する。以下では、説明の都合上、ＢＣＴ層Ｂ２における加熱処理装置５０の加熱処理方法について説明する。

まず、図２に示すキャリア１１から取り出されたウエハＷは、搬送機構Ｃによって棚ユニットＵ５のＣＰＬ２に搬送される。ＣＰＬ２により約２３℃に冷却された後、ウエハＷは搬送機構Ａ２により第２のブロックＢ２の液処理モジュール３０に搬送され、反射防止膜を形成する薬液がウエハＷの表面（上面）に塗布される。液処理モジュール３０における液処理が終了すると、搬送機構Ａ２はウエハＷを液処理モジュール３０から搬出し、加熱処理装置５０へと搬送する。

一方、加熱処理装置５０では、ウエハＷが加熱処理装置５０内にない場合には、制御部７１が熱処理板６９のヒータ７０を調整して、所定の温度、例えば４００℃に熱処理板６９の温度を維持して待機している。

次に、図６及び図７（ａ）〜図７（ｆ）を用いて本実施形態に係る加熱処理装置５０における動作について説明する。

搬送機構Ａ２がウエハＷを加熱処理装置５０まで搬送してくると、加熱処理装置５０の搬入出口５２のシャッタ５３が開放され、ウエハＷを保持した搬送機構Ａ２は、熱処理板６９上まで進入する。熱処理板６９の上方まで搬入されたウエハＷは、支持ピン７２に載置される（図６の工程Ｓ１、図７（ａ））。

図７（ｂ）に示すように、ウエハＷが支持ピン７２に載置されると、ＬＥＤ６６からウエハＷの表面（薬液が塗布された上面）に光を照射するように制御部６８がＬＥＤ６６を制御する。これにより、ウエハＷは所定の温度、例えば１５０℃に加熱される。その後、支持ピン７２及び蓋体６０が下降し、ウエハＷは、ギャップピン（図示せず）を介して熱処理板６９上に載置される（図７（ｃ））。ウエハＷは、熱処理板６９に所定の時間、例えば５秒間載置されて、熱処理板６９によってウエハＷの裏面が加熱され、ウエハＷが所定の温度（第１の温度）、例えば３００℃まで上昇すると、準備工程が終了する（図６の工程Ｓ２）。

準備工程が終了すると、支持ピン７２が上昇する（図７（ｄ））。こうして、ウエハＷは、熱処理板６９から一定距離だけ離間した位置で支持ピン７２に支持され、第１の加熱工程が行われる（図６の工程Ｓ３）。このとき、ウエハＷを目標温度（第２の温度）で加熱することができるように、制御部７５は支持ピン７２の高さを制御する。本実施形態におけるウエハＷの加熱目標温度は、例えば３００℃である。なお、支持ピン７２のウエハ支持部（図示せず）の熱処理板６９からの高さは、熱処理板６９の設定温度とウエハＷの加熱目標温度に基づき予め設定されており、本実施形態では、例えば１７ｍｍに設定される。また、第１の加熱工程では、ウエハＷが熱処理板６９から一定距離だけ離間した位置で、例えば３０秒間加熱される。

こうして第１の加熱工程が終了すると、再び支持ピン７２が下降し、ウエハＷはギャップピン（図示せず）を介して熱処理板６９に載置され、ウエハＷを所定の温度（第３の温度）に加熱する第２の加熱工程が行われる（図６の工程Ｓ４）。このとき、熱処理板６９は、例えば４００℃に設定されている。第２の加熱工程では、例えば６０秒間ウエハＷが加熱される（図７（ｅ））。

第２の加熱工程が終了すると、支持ピン７２及び蓋体６０が上昇し、搬入出口５２のシャッタ５３が開放され、搬入出口５２から搬送機構Ａ２が加熱処理装置５０内に進入する（図７（ｆ））。支持ピン７２に支持されていたウエハＷは、搬送機構Ａ２に受け取られ、搬送機構Ａ２により加熱処理装置５０から搬出される。加熱処理装置５０から搬出されたウエハＷは、棚ユニットＵ５のＢＦ２に搬送され、上述のように、その後の工程へと進む。

第１実施形態によれば、準備工程において、加熱処理装置５０へのウエハＷの搬入後、すぐにウエハＷをＬＥＤ６６及び熱処理板６９にて加熱して、上記の準備工程を入れずに第１の加熱工程を行った場合におけるウエハＷの昇温速度よりも速い昇温速度でウエハＷの温度を第１の温度まで上昇させている。これによって、ドライパーティクルの付着を抑えることのできる温度までウエハＷの温度を上昇させているため、その後、ウエハＷにドライパーティクルを付着させることなく、段階的な加熱処理を行うことができる。

以上の実施形態では、ウエハＷを搬入した後にＬＥＤ６６の光を照射することによりウエハＷを加熱したが、ウエハＷを搬入している間にＬＥＤ６６の光を照射し、ウエハＷが支持ピン７２に載置される際にＬＥＤ６６による加熱を終了させていてもよい。この場合には、ＬＥＤ６６は、搬入出口５２に隣接した位置、すなわち支持ピン７２に載置されたウエハＷの搬入出口５２側の周端部の上方に設けられればよい。ウエハＷは、蓋体６０の天井部６０ａに設けられたＬＥＤ６６の下を通過する際に、ＬＥＤ６６の光を受けて所定温度まで加熱される。そして、ウエハＷが支持ピン７２に載置される際にウエハＷの搬入出口５２側の周端部がＬＥＤ６６の下を通過すると、ＬＥＤ６６による加熱が終了する。このように、ＬＥＤ６６の照射を制御する制御部６８は、ウエハＷがＬＥＤ６６の下を通過する間に光を照射するようＬＥＤ６６を制御する。この方法によれば、ウエハＷの加熱処理装置５０内への搬送中にＬＥＤ６６による加熱を行うことができ、処理時間を短縮することができる。また、ＬＥＤ６６を搬入出口５２に隣接した位置のみに配置することが可能となり、コストダウンも期待できる。

なお、ＬＥＤ６６の位置としては、ウエハＷの上方に配置する場合に限られず、下方に配置してもよい。この場合、熱処理板６９を光透過性の材料にて形成し、当該熱処理板６９の下方にＬＥＤ６６を配置して下方からウエハＷに光を照射する。これにより、塗布膜がＬＥＤ６６からの光により感光するリスクを抑えることができる。

また、第１実施形態の準備工程においては、ウエハＷをＬＥＤ６６で加熱した後に熱処理板６９に載置してさらに加熱を行ったが、ＬＥＤ６６の加熱を省略してもよい。つまり、加熱処理装置５０に搬入されたウエハＷを支持ピン７２に載置した後、すぐに支持ピン７２を下降させ、ウエハＷを熱処理板６９上に載置し、所定温度まで加熱してもよい。この場合にも、加熱処理前にウエハＷの温度を速やかに上昇させることができるため処理空間Ｓ内のドライパーティクルがウエハＷに付着するリスクが抑えられる。

さらに、ＬＥＤ６６の加熱によりウエハＷの温度を目標温度まで上昇させ、その後の熱処理板６９への載置を省略してもよい。この場合にも、加熱処理前にウエハＷの温度を速やかに上昇させることができるため処理空間Ｓ内のパーティクルがウエハＷに付着するリスクが抑えられる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る加熱処理装置の第２実施形態について、図８を参照して説明する。
第２実施形態は、ＬＥＤ６６に代えて加熱気体供給部１６０を備えた点が第１実施形態と異なる。以下では、第１実施形態と異なる点について説明し、同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

加熱気体供給部１６０は、蓋体６０の天井部６０ａの中央部に設けられた気体供給口１６１と、気体供給源１６２と、気体供給口１６１と気体供給源１６２とを連通する気体供給管路１６３とを有する。気体供給源１６２には、流量調整弁（図示せず）が設けられ、空気やＮ２などの不活性ガスを加熱処理装置１５０に供給する際に、気体の供給量を調整する。また、気体供給管路１６３は、可撓性を有しており、蓋体６０が上下動しても気体供給量に影響を与えることがないような構成となっている。

気体供給管路１６３には、気体供給源１６２の下流に加熱器１６４が設けられる。加熱器１６４は、内部で気体供給管路１６３を分岐させる二つの分岐管路（図示せず）と、ヒータ等の加熱源（図示せず）と切換弁（図示せず）により構成される。加熱器１６４では、気体供給源１６２から供給された気体を加熱する場合には、切換弁により気体を加熱源に接続する分岐管路へと誘導し、加熱源にて気体を加熱して気体供給口１６１へと送り出す。また、気体供給源１６２から供給された気体を加熱せず、そのまま気体供給口１６１へと気体を送る場合には、切換弁を他方の加熱源に接していない分岐管路へと切り換えて、気体を気体供給口１６１へと送り出す。

加熱気体供給部１６０は、さらに、天井部６０ａの下方で蓋体６０の内部に整流板１６５を設けている。整流板１６５は、例えば多数の通気孔（図示せず）を設けた円形板であり、気体供給口１６１から供給された気体がウエハＷの表面に満遍なく吹きつけられるよう構成される。

加熱気体供給部１６０の気体供給源１６２及び加熱器１６４の動作は制御部１６６により制御される。制御部１６６は、気体供給源１６２の流量調整弁を制御して気体供給口１６１から供給される気体の量を調整する。また、制御部１６６は、加熱器１６４の切換弁を制御して、加熱気体を供給する場合には加熱源に接している分岐管路に切換弁を切り換え、通常のパージガスを供給する場合には加熱源に接していない分岐管路に切り換える。この制御部１６６も制御コンピュータ８０と接続される。

また、熱処理板６９の外縁部を支持する支持台７６と容器７９との間に、排気口１７０が周設されている。排気口１７０には、排気管路１７１が接続されており、この排気管路１７１に、排気手段である例えば排気ポンプ１７２が設けられている。

次に、図６及び図９（ａ）〜図９（ｄ）を用いて、第２実施形態における加熱処理装置１５０の動作について説明する。

搬送機構Ａ２がウエハＷを加熱処理装置１５０まで搬送してくると、加熱処理装置１５０の搬入出口５２のシャッタ５３が開放され、ウエハＷを保持した搬送機構Ａ２は、熱処理板６９上まで進入する。熱処理板６９まで搬入されたウエハＷは、支持ピン７２に載置される（図６の工程Ｓ１、図９（ａ））。

図９（ｂ）に示すように、ウエハＷが支持ピン７２に載置されると、蓋体６０が下降する。蓋体６０が下降した後、加熱された気体が気体供給口１６１から吹き出す。吹き出された加熱気体は、整流板１６５を通過して支持ピン７２上に載置されるウエハＷの全面（表面（薬液が塗布された上面）及び裏面）に吹き付けられる。この加熱気体は所定の温度、例えば４００℃に加熱されており、加熱気体が吹き付けられることによって、ウエハＷの温度は上昇する。ウエハＷの温度が加熱目標温度（第１の温度）、例えば３００℃まで上昇すると、加熱気体の供給が停止され、準備工程が終了する（図６の工程Ｓ２）。

準備工程が終了すると、ウエハＷは、熱処理板６９から一定距離だけ離間した位置で支持ピン７２に支持されたまま、ウエハＷを所定の温度（第２の温度）まで加熱する第１の加熱工程が行われる（図６の工程Ｓ３）。第１の加熱工程では、ウエハＷが熱処理板６９から一定距離だけ離間した位置で、例えば３０秒間加熱される。

こうして第１の加熱工程が終了すると、支持ピン７２が下降し、ウエハＷはギャップピン（図示せず）を介して熱処理板６９に載置され、ウエハＷを所定の温度（第３の温度）まで加熱する第２の加熱工程が行われる（図６の工程Ｓ４）。このとき、熱処理板６９は、例えば４００℃に設定されている。第２の加熱工程では、例えば６０秒間ウエハＷが加熱される（図９（ｃ））。

第２の加熱工程が終了すると、支持ピン７２及び蓋体６０が上昇し、搬入出口５２のシャッタ５３が開放され、搬入出口５２から搬送機構Ａ２が加熱処理装置５０内に進入する（図９（ｄ））。支持ピン７２に支持されていたウエハＷは、搬送機構Ａ２に受け取られ、搬送機構Ａ２により加熱処理装置５０から搬出される。加熱処理装置５０から搬出されたウエハＷは、棚ユニットＵ５のＢＦ２に搬送され、その後の工程へと進む。

第２実施形態では、準備工程において、加熱処理装置１５０へのウエハＷの搬入後、すぐに加熱気体をウエハＷへ吹き付けて、上記の準備工程を入れずに第１の加熱工程を行った場合におけるウエハＷの昇温速度よりも速い昇温速度で第１の温度までウエハＷの温度を上昇させている。これによって、ドライパーティクルの付着を抑えることのできる温度までウエハＷの温度を上昇させているため、その後、ウエハＷにドライパーティクルを付着させることなく、段階的な加熱処理を行うことができる。

なお、第２実施形態では、準備工程におけるウエハＷの加熱を加熱気体の吹き付けのみにて行っていたが、加熱気体を吹き付けた後、熱処理板６９にウエハＷを所定時間載置することによりウエハＷの温度を急上昇させてもよい。

以上、いくつかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に含まれる事項の範囲で種々の変形が可能である。

例えば、準備工程においてウエハＷを加熱する温度（第１の温度）は、第１の加熱工程でウエハＷを熱処理する温度（第２の温度）と同じ温度でもよく、第２の温度よりも低い温度でもよい。また、準備工程においては、ウエハＷの搬入後、準備工程を入れずに第１の加熱工程を行った場合におけるウエハＷの昇温速度よりも早い昇温速度で第１の温度までウエハＷの温度を上昇させているが、第２の加熱工程におけるウエハＷの平均昇温速度よりも早い昇温速度で第１の温度まで上昇させてもよい。また、準備工程においては、ウエハＷの表面（薬液の塗布面）に向けて熱源（光や熱風）を照射させてもよく、ウエハＷの全面に向けて熱源を照射させてもよい。さらに、準備工程においては、第１の加熱工程や第２の加熱工程で用いる加熱装置を用いてウエハＷを加熱してもよく、第１の加熱工程や第２の加熱工程で用いる加熱装置とは異なる加熱装置を別に設けてウエハＷを加熱してもよい。また、第１の加熱工程や第２の加熱工程と同一の加熱装置と異なる加熱装置とを同時に使用してウエハＷを加熱してもよい。

また、以上の実施形態では、反射防止膜の形成工程における加熱処理について説明したが、本発明はこれに限定されず、その他の工程における加熱処理についても適用することができる。例えば、ＳＯＧ材等のシリカ系被膜形成用塗布液やカラーレジストなど、他の薬液を用いた塗布膜の形成においても本発明を適用することができる。また、塗布膜形成以外の工程、例えば現像工程における加熱処理についても本発明を適用することができる。

上記の実施形態では、本発明に係る加熱処理装置及び加熱処理方法を半導体ウエハに適用した場合について説明したが、半導体ウエハ以外の例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板についても適用できる。

＜評価試験＞
以下、本発明の効果について行った評価試験について説明する。

図４に示す加熱処理装置からＬＥＤを省き、冷却板を装置内に設けた加熱処理装置を用いて、次のような試験を行った。まず、加熱処理装置の支持ピンが上昇している状態でウエハＷを支持ピン上に載置し、すぐに支持ピンを下降させてウエハＷを熱処理板に所定の時間だけ載置した。その後、支持ピンを上昇させ、その状態で３０秒間待機し、次に加熱処理装置内の冷却板がウエハＷを受け取って１２秒間冷却した。その後、ウエハＷを加熱処理装置から取り出し、ウエハＷに付着するパーティクルの数を計測した。なお、熱処理板の温度は４００℃であり、処理空間Ｓの温度は３００℃とした。また、パーティクル数の計測に当たっては、直径６０ｎｍ以上の粒子をパーティクルと定義している。

本評価試験の結果を図１０にグラフとして示す。横軸は準備工程におけるウエハＷの到達温度であり、縦軸はパーティクルの数を示している。また、図１１にウエハの昇温過渡履歴を示す。図１１の横軸はウエハＷの加熱時間であり、縦軸はウエハの温度である。

図１０に示す結果から、準備工程におけるウエハＷの到達温度が高くなる程、ウエハＷに付着するパーティクルの数が減少していることが確認できる。なお、図１１に示すように、４００℃の熱板に５秒間載置するとウエハＷの温度は約１９０℃、１０秒間載置すると３００℃まで急激に上昇する。しかし、その後、グラフの傾きはなだらかとなり、４００℃にまで到達するのには６０秒の時間が必要である。従って、スループットの観点からは、準備工程におけるウエハＷの加熱は、図１１のグラフの傾きが急である時間において行うことが望ましい。

５０、１５０ 加熱処理装置
６０ 蓋体
６１ 熱処理板収容部
６２ 排気管
６６ ＬＥＤ
６９ 熱処理板
７０ ヒータ
７２ 支持ピン
７６ 支持台
７９ 容器
８０ 制御コンピュータ
９０ 制御装置
１６０ 加熱気体供給部
１６２ 気体供給源
１６４ 加熱器
１６５ 整流板
１７０ 排気口
１７１ 排気管路
１７２ 排気ポンプ

Claims (10)

1. 基板を異なる処理温度で段階的に加熱する方法であって、
   前記基板を加熱処理装置に搬入する基板搬入工程と、
   前記加熱処理装置に搬入された基板の温度を第１の温度まで上昇させる準備工程と、
   前記加熱処理装置内の熱処理板から基板を一定距離だけ離間させた位置で第２の温度で加熱処理する第１の加熱工程と、
   次に、前記熱処理板に基板を載置して第３の温度で加熱処理する第２の加熱工程と、を有することを特徴とする加熱処理方法。
2. 前記準備工程は、前記基板搬入工程の後、第１の加熱工程を行った場合における基板の昇温速度よりも速い昇温速度で基板の温度を第１の温度まで上昇させることを特徴とする請求項１に記載の加熱処理方法。
3. 前記準備工程は、前記加熱処理装置に搬入された前記基板を熱処理板に載置することによって前記基板の温度を第１の温度まで上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱処理方法。
4. 前記準備工程は、前記加熱処理装置に前記基板を搬入する間または搬入後に、基板に光を照射することによって前記基板の温度を第１の温度まで上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱処理方法。
5. 前記準備工程は、前記加熱処理装置に搬入された前記基板に、加熱気体を吹き付けることによって前記基板の温度を第１の温度まで上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加熱処理方法。
6. 前記準備工程は、前記第１の加熱工程及び前記第２の加熱工程における処理時間よりも短い時間で行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加熱処理方法。
7. 塗布膜が形成された基板を加熱処理する加熱処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし６のいずれか一項に記載された加熱方法を実行するようにステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。
8. 加熱処理装置内に配置され、基板を載置して加熱処理を行う熱処理板と、
   前記熱処理板から一定距離だけ離間した上昇位置において前記加熱処理装置に搬入された基板を支持し、下降位置において前記熱処理板に前記基板を載置させる昇降自在な支持機構と、
   前記熱処理板の温度及び前記支持機構の昇降を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記加熱処理装置に搬入された基板の温度を第１の温度まで上昇させ、その後、前記加熱処理装置内の熱処理板から基板を一定距離だけ離間させた位置において第２の温度で加熱処理し、次に、前記熱処理板に基板を載置して第３の温度で加熱処理するよう前記熱処理板及び前記支持機構を制御することを特徴とする加熱処理装置。
9. 前記加熱処理装置は、さらに前記支持機構に支持された前記基板の上方に配置される光源と、
   前記光源の動作を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記加熱処理装置に搬入された基板に前記光源から光を照射することにより前記基板の温度を第１の温度まで上昇させるよう前記光源を制御することを特徴とする請求項８に記載の加熱処理装置。
10. 前記加熱処理装置は、さらに前記加熱処理装置に開口し前記支持機構に支持された前記基板若しくは前記熱処理板に載置された前記基板の上方から加熱気体を吹き付ける加熱気体供給部を有し、
    前記加熱処理装置に搬入された基板に前記加熱気体供給部から前記加熱気体を吹き付けることにより前記基板の温度を第１の温度まで上昇させるよう前記加熱気体供給部を制御することを特徴とする請求項８に記載の加熱処理装置。

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