JP4043831B2

JP4043831B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP4043831B2
Application number: JP2002122401A
Authority: JP
Inventors: 恭弘久我
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: JP2003318091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程では，ウエハの表面に塗布されたレジスト液内の溶剤を蒸発させるための加熱処理（プリベーキング），パターンの露光後に，ウェハ上の塗布膜の化学反応を促進させるための加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング），現像処理後の加熱処理（ポストベーキング）等の種々の加熱処理が行われている。
【０００３】
上述の加熱処理は，加熱処理装置で行われ，この加熱処理装置は，通常図１７に示すようにウェハＷを載置し加熱する円盤状の熱板２００と，熱板２００の外周部を支持するサポートリング２０１，サポートリング２０１と一体となって処理室Ｓを形成する蓋体２０２等で主に構成されている。蓋体２０２の中央部には，処理室Ｓ内にパージ用のガスを供給する供給口２０３が設けられている。また，熱板２００の外方に位置するサポートリング２０１の上面には，処理室Ｓ内の雰囲気を排気する複数の排気口２０４が設けられている。
【０００４】
そして，加熱処理時には，蓋体２０２とサポートリング２０１によって形成された処理室Ｓ内において，ウェハＷが熱板２００上に載置されて加熱される。また，加熱処理中は，蓋体２０２の供給口２０３から処理室Ｓ内にガスが供給され，処理室Ｓ内を通過したガスがサポートリング２０１の各排気口２０４から排気される。このため，処理室Ｓ内には，処理室Ｓ上部から下降し，ウェハＷ表面上を径方向に進んで，ウェハＷの外縁部付近を通過し，ウェハＷの下方に流れ込む気流が形成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の加熱処理装置では，処理室Ｓ内を流れる気流がウェハＷの外縁部付近や排気口２０４付近で急激に圧力損失するので，当該ウェハＷ外縁部付近で気流が乱れ，所々で渦やよどみ等が発生する。このため，ウェハＷ外縁部上を流れる気流は，不安定であり，例えば気流の流速，方向，圧力等がウェハ外縁部面内において不均一になる。このように，ウェハ外縁部の気流が不均一になると，例えばプリベーキングの場合，ウェハ外縁部における溶剤の揮発量が不均一になり，ウェハ外縁部のレジスト膜が凸凹に形成される。また，ポストエクスポージャーベーキングの場合，ウェハ外縁部における化学反応の速度が不均一になり，例えばレジスト膜の現像液に対する溶解性が場所によって異なってくる。
【０００６】
このようにウェハ外縁部において，不均一な処理が行われると，例えば最終的に形成される回路パターンの線幅等にもばらつきが生じて，品質のばらつきを招く。このような品質のばらつきは，Ｇ／Ｗ歩留まり（ウェハ面内における良品チップの割合）の低下を招き好ましくない。また，従来から，ウェハ外縁部のカット幅（製品として用いることができず，カットされる部分の幅）の狭小化が望まれており，ウェハ外縁部における均一な処理は，カット幅の狭小化にも繋がる。
【０００７】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，加熱処理等の熱処理において，ウェハ等の基板の外縁部付近に不安定な気流が形成されることを防止し，基板外縁部における適正な熱処理を実現する熱処理装置を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，基板を載置し熱処理する熱処理板と，この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，前記蓋体は，前記排気口に通じ，前記蓋体の側部内を通る排気通路と，前記排気通路を通過した気体中の不純物を回収する不純物回収部と，を備えていることを特徴とする熱処理装置が提供される。
【０００９】
この熱処理装置によれば，蓋体の上方から導入された気体が，基板の載置位置より高い位置の排気口から排気されるので，従来のように気流が基板外縁部付近を通過し基板下方に流れることがない。したがって，基板外縁部表面付近に不安定で不均一な気流が流れることがなく，熱処理が基板外縁部面内においても均一に行われる。
【００１０】
別の観点による本発明は，処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，基板を載置し熱処理する熱処理板と，この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，前記蓋体の内側であって，前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，当該基板に対向する整流板が設けられており，前記整流板は，複数の通気孔を有し，前記整流板の通気孔は，前記上面部側から流入した気体が鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方側に向いて流出するように斜めに形成されていることを特徴とする。この熱処理装置によれば，上面部の供給から導入され，整流板を通過した気体が，基板の外方向側に向かって流れるようになる。したがって，蓋体の側部方向に向かって気体が流れることになり，当該気体が排気口にスムーズに流れ込むと共に，基板上の外縁部付近に気流が形成されることをより確実に防止できる。
また，別の観点による本発明は，処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，基板を載置し熱処理する熱処理板と，この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，前記蓋体の内側であって，前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，前記基板に対向する整流板が設けられており，前記整流板には，複数の通気孔が設けられており，前記整流板の通気孔の出口には，通過した気体を鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方向側に向けて流すガイド部材が取り付けられていることを特徴とする。かかる場合，整流板を通過した気体が蓋体の側部方向に流れるので，気体の排気を好適に行うことができ，また，基板外縁部付近に気流が形成されることも防止できる。
また，前記蓋体は，前記排気口に通じ，前記蓋体の側部内を通る排気通路と，前記排気通路を通過した気体中の不純物を回収する不純物回収部と，を備えていてもよい。かかる場合，処理室内に供給された気体は，排気口から蓋体の側部内に流入し，排気通路を通り，その後不純物回収部によって不純物が回収されてから排出される。したがって，処理室内の雰囲気排気を好適に行うことができる。また，蓋体に，排気通路と不純物回収部が備えられているので，排気管等を別途設ける必要がなく，装置の排気系統を単純化できる。さらに，例えば装置本体から蓋体を取り外すことによって，排気系統も一緒に取り外せるので，メンテナンスが容易になる。
【００１１】
前記蓋体の側部は，内周壁と外周壁とを有し，前記内周壁と外周壁との間には，隙間が形成されており，当該隙間が，前記排気通路になっていてもよい。また，前記内周壁と外周壁は，互いに取り外し自在であり，少なくとも内周壁又は外周壁を取り外すことによって，前記排気通路が露出可能であってもよい。かかる場合，排気通路の洗浄等のメンテナンスをより簡単に行うことができる。特に排気通路は，基板から発生した揮発物等で汚れやすく，頻繁にメンテナンスが必要なので，その効果は大きい。
【００１２】
前記排気通路には，排気用整流板が設けられており，前記排気用整流板には，気体が通過する通気孔が設けられていてもよい。この排気用整流板によって，排気口から流入した気体を適切に不純物回収部に導くことができる。また，例えば排気通路の下流の一箇所で印加された排気圧力を，排気用整流板で圧損することができ，上流の前記排気口における排気圧を調整できる。したがって，排気口からの排気圧を調節して，処理室内の気体を均等に排気することができる。前記排気用整流板は，前記排気通路に沿って複数設けられ，前記排気用整流板の通気孔による開口率は，上流側に近づくにつれて高くなっていてもよい。かかる場合，例えば排気通路の下流の一箇所にかかる排気圧力を上流側に近づくにつれて徐々に分散させ，排気口からの気体の排気を基板周りにおいて均等に行うことができる。
【００１３】
前記蓋体の内側であって前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，当該基板に対向する整流板が設けられており，前記整流板は，複数の通気孔を有し，前記整流板の通気孔は，前記上面部側から流入した気体が鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方側に向いて流出するように斜めに形成されていてもよい。
【００１４】
この熱処理装置によれば，上面部の供給から導入され，整流板を通過した気体が，基板の外方向側に向かって流れるようになる。したがって，蓋体の側部方向に向かって気体が流れることになり，当該気体が排気口にスムーズに流れ込むと共に，基板上の外縁部付近に気流が形成されることをより確実に防止できる。
【００１５】
前記蓋体の内側であって前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，前記基板に対向する整流板が設けられており，前記整流板には，複数の通気孔が設けられており，前記整流板の通気孔の出口には，通過した気体を鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方向側に向けて流すガイド部材が取り付けられていてもよい。かかる場合も，整流板を通過した気体が蓋体の側部方向に流れるので，気体の排気を好適に行うことができ，また，基板外縁部付近に気流が形成されることも防止できる。
【００１８】
本発明によれば，処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，基板を載置し熱処理する熱処理板と，この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，前記蓋体の内側であって前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，前記基板に対向する整流板が設けられており，前記整流板は，通気孔を有し，前記通気孔は，前記上面部側から流入した気体が鉛直下方向よりも基板の外縁部側に向いて流出するように斜めに形成されていることを特徴とする熱処理装置が提供される。
【００１９】
このように，前記蓋体の上面部から流入した気体を，整流板によって基板の外縁部側に向けて供給することによって，基板外縁部に，多量気体が均等に供給され，基板全面の処理が均一に行われる。
【００２０】
前記整流板の少なくとも基板との対向面には，鏡面化処理，表面エネルギーを低下させる処理若しくは，親水化処理が施されていてもよい。整流板にかかる処理を施すことによって，処理室内で発生した昇華物等の不純物が整流板の表面に付着しにくくなる。したがって，不純物は，排気口から適切に排気される。また，整流板のメンテナンスが容易になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，第１の実施の形態にかかる熱処理装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
【００３２】
塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００３３】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００３４】
ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群G３に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００３５】
処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。該塗布現像処理システム１においては，４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第１及び第２の処理装置群G1，G2は，塗布現像処理システム１の正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群G4は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群G1，G2，G3，G4，G5に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や配置は，ウェハＷに施される処理の種類によって異なり，処理装置群の数は，１つ以上であれば任意に選択可能である。
【００３６】
第１の処理装置群G1では，例えば図２に示すように，ウェハＷにレジスト液を塗布し，ウェハＷ上にレジスト膜を形成するレジスト塗布装置１７と，露光後にウェハＷを現像処理する現像処理装置１８とが下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群G2の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている。
【００３７】
第３の処理装置群G3では，例えば図３に示すようにウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷの受け渡しを行うためのエクステンション装置３２，第１の実施の形態にかかる熱処理装置としてのプリベーキング装置３３，３４及び現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置３５が下から順に例えば６段に重ねられている。
【００３８】
第４の処理装置群G4では，例えばクーリング装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，クーリング装置４３，露光後の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５及びポストベーキング装置４６が下から順に例えば７段に積み重ねられている。
【００３９】
インターフェイス部４の中央部には，図１に示すように例えばウェハ搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に属するエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスして，各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
【００４０】
ここで，プリベーキング装置３３，３４の構成について，プリベーキング装置３３を例に採って説明する。プリベーキング装置３３は，塗布後のレジスト膜中に残存する溶剤を蒸発させる加熱処理を行うものである。
【００４１】
プリベーキング装置３３は，図４に示すようにケーシング６０内に，上下動自在な蓋体６１と，蓋体６１の下側に位置し当該蓋体６１と一体となって処理室Ｓを形成するサポートリング６２を備えている。
【００４２】
サポートリング６２は，例えば上下面が開口した略円筒状の形態を有し，その内側に熱処理板としての熱板６３を収容できる。熱板６３を収容することにより，サポートリング６２の下面が閉鎖されている。熱板６３は，厚みのある円盤形状を有し，ウェハＷを載置し加熱するものである。例えば熱板６３には，給電により発熱するヒータ６４が内蔵されており，熱板６３自体を所定の温度に加熱し維持できる。つまり，所定の温度に加熱された熱板６３にウェハＷを載置することによって，ウェハＷを所定温度に加熱できる。
【００４３】
熱板６３には，例えば３つの貫通孔６５が形成されている。各貫通孔６５には，ウェハＷの裏面を支持して昇降する昇降ピン６６がそれぞれ挿入されている。昇降ピン６６は，例えばシリンダ等を備えた昇降機構６７により上下動する。昇降ピン６６は，熱板６３の上方まで上昇して主搬送装置１３との間でウェハＷを授受したり，受け取ったウェハＷを熱板６３に載置したりできる。
【００４４】
サポートリング６２の上面には，Ｏリング６８が設けられ，サポートリング６２の上面と蓋体６１の側部６１ａの下端部との隙間から処理室Ｓ内の気体が流出しないようになっている。
【００４５】
蓋体６１は，上面側が上面部である天板７０により閉口し下面側が開口した略円筒形状の形態を有している。天板７０は，熱板６３上のウェハＷに対向している。天板７０上の中央部には，図示しないガス供給源に連通したパージ用ガスのガス供給部７１が設けられている。天板７０の中央部には，ガス供給部７１に通じる供給口７２が設けられている。したがって，図示しないガス供給源の空気，窒素ガス又は不活性ガス等のガスを，ガス供給部７１を介して供給口７２に供給し，供給口７２から処理室Ｓ内に導入することができる。
【００４６】
蓋体６１の内側であって天板７０と熱板６３との間には，例えば円形状の２つの整流板７３，７４が上下に並設されている。この第１及び第２の整流板７３，７４は，天板７０及び熱板６３に対して水平になるように固設されている。第１の整流板７３には，図５に示すように複数の通気孔７５が均等に分散されて開けられている。通気孔７５は，例えば図６に示すように第１の整流板７３の外方に向けて斜めに開けられており，上方から通気孔７５内に流入したガスは，鉛直下方向から外方向側に傾いた俯角方向に流出する。
【００４７】
第２の整流板７４は，図７及び図８に示すように第１の整流板７３と同様の鉛直下方向から外方側に傾いた通気孔７５を備えている。第２の整流板７４は，第１の整流板７３よりも開口率が高く，より多くの通気孔７５が開けられている。したがって，供給口７２から導入されたガスは，第１の整流板７３により大きく圧損し，第２の整流板７４により分散されて熱板６３上方に流出する。また，当該ガスは，ウェハＷの外方側，つまり蓋体６１の側部６１ａに向かって流れる。なお，第１の整流板７３の通気孔７５の傾斜を第２の整流板７４の通気孔７５の傾斜よりも大きくしてもよい。また，第１の整流板７３と第２の整流板７４の表面には，不純物を付着しにくくするため平坦又は鏡面化処理が施されており，例えば表面粗さ（Ｒａ）が２．０×１０^−３程度に加工されている。
【００４８】
蓋体６１の側部６１ａは，図４に示すように肉厚に形成されており，略円筒状の内周壁６１ｂとその外側の略円筒状の外周壁６１ｃからなる二重構造を有している。内周壁６１ｂと外周壁６１ｃとの間には，隙間があり，当該隙間は，ガスの排気通路８０になっている。したがって，排気通路８０は，側部６１ａ内を垂直方向に，かつ図９に示すようにリング状に通っている。側部６１ａの内側の下部，つまり内周壁６１ｂの下部には，図４に示すように処理室Ｓ内のガス等の雰囲気を排気する排気口８１が設けられている。排気口８１は，例えば内周壁６１ｂに沿ってリング状に設けられている。蓋体６１とサポートリング６２によって処理室Ｓが形成された際に，排気口８１の位置が熱板６３上のウェハＷより高い位置になるように，排気口８１は開けられている。
【００４９】
排気通路８０には，複数，例えば３つの排気用整流板としての整流板８２，８３，８４が上下方向に並設されている。これらの整流板８２〜８４は，排気通路８０を覆うように排気通路８０の形状に沿ってリング状に形成されている。整流板８２〜８４は，排気通路８０に沿って直列的に設けられており，下から第３の整流板８２，第４の整流板８３，第５の整流板８４の順に配置されている。各整流板８２〜８４には，図１０に示すように複数の通気孔８５が開けられており，排気口８１から吸入されたガスは，各整流板８２〜８４の通気孔８５を通過して排気通路８０内を上昇する。各整流板８２〜８４の通気孔８５の数は異なっており，例えば第３の整流板８２には八箇所，第４の整流板８３には四箇所，第５の整流板８４には二箇所設けられている。このように上流側，つまり排気通路８０の吸入側から排出側に近づくにつれて通気孔８５の数が多くなっている。これは，下流の排出側にある後述する通過孔８６にかかる排気圧力を損失させるためである。つまり，下流の通過孔８６において一箇所に集中している排気圧力を，上流に行くにつれて分散させ，処理室Ｓ内の雰囲気をリング状の排気口８１から均等に排気するためである。なお，各整流板８２〜８４の通気孔８５は，等間隔に配置されており，ガスは排気通路８０内を偏りなく流れる。
【００５０】
天板７０は，図４に示すように側部６１ａの上蓋にもなっており，当該天板７０には，排気通路８０のガスを通過させる通過孔８６が設けられている。通過孔８６は，一箇所に設けられている。通過孔８６上には，ガス内の不純物，例えば昇華物を回収するための不純物回収部８７が設けられている。不純物回収部８７は，その内部に不純物回収通路８８を備えており，この不純物回収通路８８は，通過孔８６に連通している。不純物回収通路８８には，フィルタ８９が取り付けられており，不純物回収通路８８を通過したガス中の不純物は，このフィルタ８９によって回収される。不純物回収部８７は，例えばプリべーキング装置３３外に設けられた工場内のポンプ等の負圧発生手段（図示せず）に接続されており，不純物回収部８７側に負圧が印加され，処理室Ｓ内の雰囲気を排気口８１から吸気できるようになっている。なお，不純物回収部８７を，例えば供給用ガスタンクに接続し，排気されたガスを処理室Ｓ内への供給ガスとして再利用できるようにしてもよい。
【００５１】
上記構成によって，処理室Ｓの上部から導入されたガスは，第１の整流板７３，第２の整流板７４を通過し，ウェハＷ外方でウェハＷより高い位置にある排気口８１に流入し，蓋体６１の側部６１ａの排気通路８０を通過して不純物回収部８７で不純物が除去された後，プリベーキング装置３３外に排気される。
【００５２】
また，図１０に示すように蓋体６１の外周壁６１ｃは，内周壁６１ｂに対して取り外し自在になっている。例えば天板７０と外周壁６１ｃが固着されており，天板７０と一体化した外周壁６１ｃを持ち上げることによって外周壁６１ｃと内周壁６１ｂとを切り離すことができる。この結果，排気通路８０内がむき出しになり，昇華物や溶剤によって汚れた排気通路８０内の洗浄を容易に行うことができる。
【００５３】
なお，蓋体６１全体は，シリンダ等を備えた図示しない昇降機構により上下動自在であり，ウェハＷの搬入出時に蓋体６１が上下動される。また，ケーシング６０の側面には，主搬送装置１３によってウェハＷを搬入出するための搬入出口９０が設けられている。
【００５４】
第１の実施の形態にかかるプリベーキング装置３３は，以上のように構成されており，次にその作用等について説明する。先ずウェハＷがプリベーキング装置３３に搬送される前に，ガス供給部７１からパージ用のガスが供給され始める。また，熱板６３は，ヒータ６４により所定の加熱温度，例えば９０℃〜２００℃に維持される。
【００５５】
そして，露光装置において露光処理が終了し，主搬送装置１３に保持されたウェハＷは，搬入出口９０からケーシング６０内に搬送され，熱板６３の上方で予め上昇して待機していた昇降ピン６６に受け渡される。続いて蓋体６１が下降し，サポートリング６２と一体となって処理室Ｓが形成される。このとき，供給口７２から供給されたガスは，図４に示すように第１の整流板７３，第２の整流板７４を通過して，気流の方向が蓋体６１の側部６１ａ側に向けられる。第２の整流板７４を通過したガスは，ウェハＷ表面に達することなく，排気口８１から排気される。排気口８１から排気されたガスは，排気通路８０の各整流板８２〜８４を通過し，不純物回収通路８８に流れ込み，フィルタ８９を通過して不純物が回収されてから排気される。
【００５６】
処理室Ｓ上方から下降し，ウェハＷの外方であってウェハＷより高い位置に流れる気流が形成されると，続いて昇降ピン６６が下降し，ウェハＷが熱板６３上に載置される。こうしてウェハＷの加熱が開始され，所定時間の加熱が行われる。この加熱により発生した溶剤は，上記ガスの気流に取り込まれ，排気口８１から排気される。不純物回収部８７においては，溶剤と共にウェハＷ等から発生した不純物がフィルタ８８に回収され，当該不純物を除去されたガスは，例えば工場排気に送られる。
【００５７】
所定時間の加熱が終了すると，再び昇降ピン６６が上昇し，ウェハＷが熱板６３上に持ち上げられる。続いて例えば蓋体６１が上昇し，処理室Ｓが開放される。処理室Ｓが開放されると，例えばガスの供給が停止される。
【００５８】
昇降ピン６６上のウェハＷは，再び搬入出口９０から進入した主搬送装置１３に受け渡され，プリベーキング装置３３から搬出される。
【００５９】
この第１の実施の形態によれば，蓋体６１の側部６１ａにおけるウェハＷよりも高い位置に排気口８１を設けたので，蓋体６１の天板７０から導入されたガスが蓋体６１の側部６１ａに向かって流れる。この結果，ガスがウェハＷ表面に直接吹き付けられることがなくなり，ウェハＷ表面のレジスト膜中の溶剤の揮発が気流の動向に左右されることがなくなる。したがって，ウェハＷの外縁部が不安定な気流により悪影響を受けることがなくなり，ウェハＷ外縁部においても均一な膜厚のレジスト膜が形成される。
【００６０】
蓋体６１に，排気口８１，排気通路８０及び不純物回収部８７を設けたので，装置本体から蓋体６１を取り外すことによって排気系統の機構も取り外すことができる。したがって，プリベーキング装置３３本体から蓋体６１を取り外した時に，排気系統の洗浄等のメンテナンスも行うことができる。特に，プリベーキング装置３３では，溶剤が蒸発し排気系統が汚染されやすいので，その効果は大きい。
【００６１】
また，蓋体６１の側部６１ａを内周壁６１ｂと外周壁６１ｃとの二重構造にし，外周壁６１ｃと内周壁６１ｂとを切り離し自在にしたので，排気通路８０をむき出しにすることができる。この結果，汚染されやすい排気通路８０内のメンテナンスをより簡単に行うことができる。
【００６２】
排気通路８０に，３つの整流板８２〜８４を設け，通気孔８５の数を上流に行くにつれ多くなるように開けたので，下流側からの排気圧力が段階的に圧損して処理室Ｓ内の雰囲気をリング状の排気口８１から均等に排気できる。したがって，ウェハＷ上の溶剤の排気が均等に行われ，ウェハＷ上のレジスト膜の揮発速度もウェハ面内において均一に保たれる。
【００６３】
蓋体６１内の整流板７３，７４の通気孔７５を斜めに形成したので，供給口７２から供給されたガスは，整流板７３，７４を通過するとウェハＷ外方向側に向きを変え，排気口８１側に流れる。したがって，ウェハＷ表面付近に気流が形成されることがより確実になくなり，ウェハ外縁部の加熱処理が適正に行われる。
【００６４】
整流板７３，７４に，平坦又は鏡面化処理を施したので，ウェハＷ等から発生した不純物が付着し難く，不純物を排気口８１を通じて排出できる。また，不純物が付着し難いので，メンテナンスの回数を減らし，その分装置の稼働率を上げることができる。なお，不純物を付着し難くする処理として，例えば整流板７３，７４の表面をフッ素化処理し，表面エネルギを低下させる処理を行ってもよい。なお，このとき整流板７３，７４の表面エネルギは，２．０×１０^−４Ｎ／ｃｍ程度以下であることが好ましい。また，整流板７３，７４の表面にプラズマイオンを打ち込む表面親水化処理を施すようにしてもよい。
【００６５】
上記実施の形態で記載した整流板７３，７４の通気孔７５は，気流が外方に向くように斜めに設けられていたが，図１１に示すように整流板１００の通気孔１０１を鉛直方向に開け，通気孔１０１の出口１０１ａに，気流をウェハＷ外方向側に向けて流すガイド部材１０２を取り付けるようにしてもよい。ガイド部材１０２は，例えば各通気孔１０１毎に設けられ，気流の当たる面が鉛直下方向からウェハＷの外方向側に傾斜している。かかる場合においても，処理室Ｓ上部から供給されたガスが，蓋体６１の側部６１ａ側に向かって流れ，気流がウェハＷ表面付近を通過することがないので，気流による加熱処理への影響がなく，ウェハＷ外縁部においても膜厚の均一なレジスト膜が形成される。
【００６６】
上記第１の実施の形態では，気流をウェハＷに直接当てないようにして，ウェハＷ外縁部の熱処理を均一に行っていたが，均一で多量の気流をウェハＷ外縁部に積極的に供給することによって，ウェハＷ外縁部の均一な熱処理を行ってもよい。以下，かかる実施の形態を第２の実施の形態として記載する。図１２は，第２の実施の形態にかかるプリベーキング装置１２０の構成を示す縦断面の説明図である。
【００６７】
プリベーキング装置１２０は，そのケーシング１２１内に，下面が開口した略円筒状の蓋体１２２と，蓋体１２２と一体となって処理室Ｓを形成する略円筒状のサポートリング１２３を備えている。サポートリング１２３は，第１の実施の形態と同様に熱板１２４を収容できるものである。例えばサポートリング１２３の上面には，処理室Ｓ内の雰囲気を排気する排気口１２５が設けられている。蓋体１２２の上面部である天板１２６には，ガスの供給口１２７が設けられている。供給口１２７から供給されたガスは，サポートリング１２３の排気口１２５から排気できる。
【００６８】
蓋体１２２の内側であって熱板１２４に対向する位置には，２つの円形状の整流板１２８，１２９が設けられている。２つの整流板１２８，１２９は，上下に並設されており，例えば第１の整流板１２８が下側，第２の整流板１２９が上側に配置されている。第１の整流板１２８には，図１３に示すように複数の通気孔１３０が設けられている。第１の整流板１２８の中央部から外縁部に行くにつれ通気孔１３０の数が増加するように，通気孔１３０は形成されている。第２の整流板１２９にも，第１の整流板１２８と同様に複数の通気孔１３０が開けられ，中央部から外縁部側に行くにつれて通気孔１３０の数が多くなり，開口率が高くなるように通気孔１３０が形成されている。なお，このプリベーキング装置１２０には，第１の実施の形態と同様の構成を有する昇降ピン１３１，昇降機構１３２，Ｏリング１３３，ガス供給部１３４，ヒータ１３５，搬入出口１３６等が設けられている。
【００６９】
そして，加熱処理の際には，天板１２６の供給口１２７から処理室Ｓ内にガスが導入される。当該ガスは，第２の整流板１２９，第１の整流板１２８を順に通過し，ウェハＷ上に供給される。このとき第１の整流板１２８，第２の整流板１２９の外縁部側の開口率が高いので，ガスがウェハＷ外縁部に対して十分かつ均等に供給される。ウェハＷの表面付近を通過したガスは，ウェハＷ外方の排気口１２５から排気される。なお，ウェハＷの一連の加熱処理プロセスは，上記第１の実施の形態と同様であるので省略する。
【００７０】
この第２の実施の形態によれば，第１及び第２の整流板１２８，１２９の外縁部側の開口率が高いので，多量のガスがウェハＷ外縁部に均等に供給される。この結果，ウェハＷ外縁部においても溶剤が均一に揮発し，ウェハＷ外縁部に凹凸のないレジスト膜を形成することができる。なお，整流板の外縁部に行くにしたがって通気孔の径を次第に大きくすることによって，整流板の外縁部側の開口率を高くするようにしてもよい。
【００７１】
また，前記第２の実施の形態において，整流板の通気孔の開口率を変えずに，通気孔の向きを変えることによって，ウェハＷ外縁部に多量のガスを均等に供給するようにしてもよい。このような場合，図１４に示すように整流板１４０の通気孔１４１が，鉛直下方向からウェハＷ外縁部側に向けて斜めに開けられる。こうすることによって，通気孔１４０を通過したガスがウェハＷ外縁部に多量に供給される。この結果，ウェハＷ外縁部の溶剤が均一に揮発し，ウェハＷ外縁部においても所定膜厚の均一なレジスト膜が形成される。
【００７２】
次に，処理室Ｓ内にガスを供給しない第３の実施の形態について説明する。図１５に示すように第３の実施の形態にかかるプリベーキング装置１５０は，そのケーシング１５１内に，蓋体１５２とサポートリング１５３を備えている。蓋体１５２は，下面が開口した略円筒状である。サポートリング１５３は，例えば上下面が開口した略円筒状であり，その内側に熱板１５４を収容することによって下面が閉口している。蓋体１５２の下端部１５２ａとサポートリング１５３上端部１５３ａは，対応しており，蓋体１５２を下降させ，蓋体１５２の下端部１５２ａとサポートリング１５３の上端部１５３ａを合致させることによって処理室Ｓを形成できる。蓋体１５２の下端部１５２ａとサポートリングの上端部１５３ａとの間には，例えばＯリング１５５が設けられており，処理室Ｓを密閉できる。
【００７３】
熱板１５４には，第１の実施の形態と同様にヒータ１５６が内蔵されており，熱板１５４を所定温度に加熱し維持できる。蓋体１５２の上面部である天板１５７と熱板１５４との距離Ｄは，熱板１５４を所定温度に維持した際に処理室Ｓ内に自然対流が発生しない距離，例えば８ｍｍ以下に調整されている。また，蓋体１５２の内側表面は，例えば表面粗さ（Ｒａ）が６．３μｍ程度の粗面化処理が施されており，不純物が付着し易い状態になっている。なお，熱板１５４には，第１の実施の形態と同様の構成を有する昇降ピン１５８，昇降機構１５９が設けられており，熱板１５４上のウェハＷを昇降できる。また，ケーシング１５１の側面には，ウェハＷの搬入出口１６０が設けられている。
【００７４】
以上のように構成されたプリベーキング装置１５０の作用について説明すると，先ず，主搬送装置１３によってケーシング１５１内に搬入されたウェハＷが，予め上昇して待機していた昇降ピン１５８に受け渡される。次に蓋体１５２が下降し，処理室Ｓが形成される。続いて昇降ピン１５８が下降しウェハＷが熱板１５４に載置され，所定時間加熱される。このときウェハＷ等から発生した不純物は，蓋体１５２の表面に吸着する。そして，所定時間が経過すると，ウェハＷが上昇され，その後蓋体１５２が上昇する。こうして処理室Ｓが開放されると，ウェハＷは主搬送装置１３に受け渡され，ケーシング１５１外に搬出されて，一連の加熱処理が終了する。
【００７５】
かかる第３の実施の形態によれば，前記第１，第２の実施の形態のようにウェハＷの加熱中に気流が形成されないので，気流によるウェハ外縁部への悪影響を確実に防止できる。また，蓋体１５２の天板１５７の高さを調節し，熱板１５４と天板１５７との温度差で生じる自然対流を防止したので，処理室Ｓ内の雰囲気を完全に定常状態にすることができる。さらに，蓋体１５２の内側を粗面化処理したので，処理中にウェハＷから発生した不純物を吸着させ，不純物がウェハＷに再付着することを抑制できる。なお，プリベーキング装置１５０に，前記第１の実施の形態と同様のガスの供給手段，排気手段を設けて，ウェハＷの加熱の終了した後に処理室Ｓ内の雰囲気を換気してもよい。
【００７６】
この第３の実施の形態において，蓋体１５２の内側表面に粗面化処理を施すことによって蓋体１５２に不純物を付着し易くしていたが，他の方法によって不純物を付着し易くしてもよい。例えば蓋体１５２の内側表面に表面エネルギを上昇させる処理を施してもよい。また，蓋体１５２自体の材質に，鉄等の表面エネルギが高いものを用いてもよい。なお，このときの表面エネルギは，２．０×１０^−２Ｎ／ｃｍ以上であることが望ましい。また，蓋体１５２表面を光触媒で被膜し，洗浄時に汚れを落とし易いようにしてもよい。
【００７７】
第３の実施の形態では，天板１５６の高さを調節して処理室Ｓ内の自然対流の発生を防止していたが，蓋体１５２の温度を調節して自然対流の発生を防止してもよい。例えば図１６に示すように蓋体１７０の天板１７１に，給電により発熱するヒータ１７２が内蔵される。ヒータ１７２の電源１７３は，例えば制御部１７４により制御されており，電源１７３の供給電圧を変えることによってヒータ１７２の発熱量を調節して，天板１７１温度を制御できる。なお，この実施の形態においては，ヒータ１７２，電源１７３及び制御部１７４が温度調節手段に相当する。
【００７８】
そして，ウェハＷの加熱中は，天板１７１を熱板１５４と同じ温度に調整し維持する。こうすることによって，熱板１５４と天板１７１との温度差が無くなり，処理室Ｓ内に自然対流が起こることが防止される。
【００７９】
なお，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本発明を，プリベーキング装置以外の他の熱処理装置，例えばポストエクスポージャーベーキング装置，ポストベーキング装置，クーリング装置等にも適用できる。また，基板を上記ウェハＷに限定せず，方形の他の基板，たとえばＬＣＤ基板を熱処理する熱処理装置に対しても適用可能である。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば，不安定な気流が基板の外縁部に悪影響を及ぼすことを防止できるので，基板外縁部の熱処理が適切に行われ，Ｇ／Ｗ歩留まりの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるプリベーキング装置を備えた塗布現像処理システムの平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】プリベーキング装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図５】第１の整流板の平面図である。
【図６】第１の整流板の縦断面図である。
【図７】第２の整流板の平面図である。
【図８】第２の整流板の縦断面図である。
【図９】蓋体の横断面図である。
【図１０】蓋体の構成を示す斜視図である。
【図１１】整流板の他の構成例を示す縦断面図である。
【図１２】第２の実施の形態のプリベーキング装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図１３】第１の整流板の平面図である。
【図１４】整流板の他の構成例を示す縦断面図である。
【図１５】第３の実施の形態のプリベーキング装置の構成を示す縦断面の説明図である。
【図１６】図１５のプリベーキング装置の他の構成例を示す縦断面の説明図である。
【図１７】従来の加熱処理装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１塗布現像処理システム
３３プリベーキング装置
６１蓋体
６１ａ側部
６２サポートリング
６３熱板
７０天板
７３第１の整流板
７４第２の整流板
８０排気通路
８１排気口
８７不純物回収部
Ｓ処理室
Ｗウェハ

Claims

処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し熱処理する熱処理板と，
この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，
前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，
前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，
前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，
前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，
前記蓋体は，
前記排気口に通じ，前記蓋体の側部内を通る排気通路と，
前記排気通路を通過した気体中の不純物を回収する不純物回収部と，を備えていることを特徴とする，熱処理装置。
処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し熱処理する熱処理板と，
この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，
前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，
前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，
前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，
前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，
前記蓋体の内側であって，前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，当該基板に対向する整流板が設けられており，
前記整流板は，複数の通気孔を有し，
前記整流板の通気孔は，前記上面部側から流入した気体が鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方側に向いて流出するように斜めに形成されていることを特徴とする，熱処理装置。
処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し熱処理する熱処理板と，
この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，
前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，
前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，
前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，
前記蓋体の側部であって前記熱処理板上の基板よりも高い位置には，前記処理室内の気体を排気するための排気口が設けられ，
前記蓋体の内側であって，前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，前記基板に対向する整流板が設けられており，
前記整流板には，複数の通気孔が設けられており，
前記整流板の通気孔の出口には，通過した気体を鉛直下方向よりも径方向に沿って基板の外方向側に向けて流すガイド部材が取り付けられていることを特徴とする，熱処理装置。
前記蓋体は，
前記排気口に通じ，前記蓋体の側部内を通る排気通路と，
前記排気通路を通過した気体中の不純物を回収する不純物回収部と，を備えていることを特徴とする，請求項２又は３に記載の熱処理装置。
前記蓋体の側部は，内周壁と外周壁とを有し，
前記内周壁と外周壁との間には，隙間が形成されており，
当該隙間が，前記排気通路になっていることを特徴とする，請求項１又は４に記載の熱処理装置。
前記内周壁と外周壁は，互いに取り外し自在であり，少なくとも内周壁又は外周壁を取り外すことによって，前記排気通路が露出可能であることを特徴とする，請求項５に記載の熱処理装置。
前記排気通路には，排気用整流板が設けられており，
前記排気用整流板には，気体が通過する通気孔が設けられていることを特徴とする，請求項１，４，５又は６のいずれかに記載の熱処理装置。
前記排気用整流板は，前記排気通路に沿って複数設けられ，
前記排気用整流板の通気孔による開口率は，上流側に近づくにつれて高くなっていることを特徴とする，請求項７に記載の熱処理装置。
処理室内で基板を熱処理する熱処理装置であって，
基板を載置し熱処理する熱処理板と，
この熱処理板を上方から覆い，処理室の一部を形成する蓋体と，を備え，
前記蓋体は，上面部と側部を有し下面側が開口した略筒状の形態を有し，
前記上面部は，前記熱処理板上の基板に対向し，
前記上面部には，処理室内に気体を供給する供給口が設けられ，
前記蓋体の内側であって前記上面部と前記熱処理板上の基板との間には，前記基板に対向する整流板が設けられており，
前記整流板は，通気孔を有し，
前記通気孔は，前記上面部側から流入した気体が鉛直下方向よりも基板の外縁部側に向いて流出するように斜めに形成されていることを特徴とする，熱処理装置。
前記整流板の少なくとも基板との対向面には，鏡面化処理が施されていることを特徴とする，請求項２，３又は９のいずれかに記載の熱処理装置。
前記整流板の少なくとも基板との対向面には，表面エネルギーを低下させる処理が施されていることを特徴とする，請求項２，３又は９のいずれかに記載の熱処理装置。
前記整流板の少なくとも基板との対向面には，親水化処理が施されていることを特徴とする，請求項２，３又は９のいずれかに記載の熱処理装置。