JP4752782B2 - 加熱装置及び加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばレジスト液等の塗布された基板を加熱するための加熱装置及び加熱方法に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板等の基板に対してレジストパターンを形成する装置として、基板に対してレジスト液を塗布し、また露光後の基板を現像する塗布、現像装置が用いられている。この装置内には、ベーク装置等と呼ばれている加熱装置が組み込まれており、例えばレジスト液を塗布した後の基板を加熱して、レジスト液中の溶剤を乾燥させたり、また露光後の基板を現像処理前に加熱したりするため等に用いられている。

このような加熱装置として、本発明者らは、加熱室の上下に設けた熱板間に基板としてのウエハを搬入し、この加熱室の一方側の開口から他方側に向けて一方向にウエハ表面を流れる一方向流を形成しながら加熱処理を行うことを検討している。このような気流を形成して加熱処理を行うことにより、レジスト液から昇華した昇華物がパーティクルとしてウエハに付着することを低減できるからである。

図１４は、このようなタイプの加熱室を備えた加熱装置１００の一例を模式的に示した断面図である。加熱装置１００内には、側面に開口部１０１ａを有する扁平な筐体状の加熱室１０１が設置され、この加熱室１０１の手前に加熱処理後のウエハＷを冷却するための冷却プレート１０５を設けてある。また本加熱装置１００は、装置高さのコンパクト化やウエハＷの受け渡しに伴う無駄な作業時間の短縮を目的として、加熱装置１００内に張設された２本のワイヤ１０４Ａ、１０４Ｂに載置されたままの状態で、ウエハＷを加熱室１０１内に搬入し、加熱することができるようになっている。

この加熱装置の構成及び作用を簡単に説明すると、前段の塗布ユニットにて例えばレジスト液を塗布されたウエハＷは、外部のウエハ搬送機構によって当該加熱装置１００内に搬入され、例えば図１４（ａ）に示すように冷却プレート１０５上に載置される。この冷却プレート１０５は、例えば２つの溝部１０５ａを備えており、夫々の溝部１０５ａ内には、ウエハＷの搬送路と交差する方向に２本のワイヤ１０４Ａ、１０４Ｂが張設されている。そして冷却プレート１０５を降下させてワイヤ１０４Ａ、１０４Ｂ上にウエハＷを受け渡し、不図示の移動機構によりこれらのワイヤ１０４Ａ、１０４Ｂをスライドさせて、開口部１０１ａより加熱室１０１にウエハＷを搬入する。

このとき加熱室１００内は、上部側及び下部側に設置された熱板１０２Ａ、１０２Ｂによって予め加熱されている。加熱室１０１にウエハＷが搬入されると、図１４（ｂ）に示すように開口部１０１ａ近傍に設けられたガス吐出部１０３ａより加熱されたガスが供給され、反対側に設けられたガス排気部１０３ｂよりこれを排気して、加熱室１０１内に加熱ガスの一方向流を形成する。ウエハＷはワイヤ１０４Ａ、１０４Ｂ上に保持されたままの状態で熱板１０２Ｂ上に直接載置されることなく加熱され、表面に塗布されたレジスト液中の溶剤を揮発させる。加熱処理を終えたウエハＷはこれまでとは逆の経路で冷却プレート１０５上に載置され、ここでいわゆる粗熱取りをされてから加熱装置１００より搬出される。

ところで塗布、現像装置においては、装置のフットプリントの増加を抑えつつウエハの大口径化に対応することが求められており、そのためには塗布、現像装置に搭載される各ユニットの更なる小型化が必要である。そこで本発明者らは、こうしたユニットの一つである加熱装置についてもさらなる小型化を進めるため、例えば従来は６ｍｍ程度であった加熱室内の高さを３ｍｍ程度まで薄型化する検討を行っている。

このように加熱室を従来の半分程度にまで薄型化したとしても、処理されるウエハＷの厚さは１ｍｍ程度であって従来と変わりはない。このため、先に述べたウエハＷ表面に一方向流を形成するタイプの加熱装置においては、一方向流の流れる空間、即ちウエハＷ表面と加熱室の天板や底板との間に形成される気流の流路が例えば１ｍｍ程度の高さしかなくなって、非常に狭い流路となってしまう。

そしてこのように薄型化された加熱室１０１内に一方向流を流すと、例えば図１５（ａ）の平面図に模式的に示したように、狭く圧力損失の大きなウエハＷ表面の流路には気流が流れにくくなり、比較的広いウエハＷ側方の空間に集中して気流が流れてしまうことが分かった。ここで、図中の矢印は加熱室内に形成される一方向流の流線を示しており、流線の間隔が密になっている領域は流れが速く、流線の間隔が疎になっている領域は流れの遅いことを示している。このように加熱室１０１内の気流が不均一になると、熱板１０２Ａ、１０２Ｂによる加熱もウエハＷ面内で不均一となり、例えばレジスト液からの溶剤の揮発にむらを生じ、現像後の線幅が不均一となってしまう。

このような問題を解決する手法として、例えば図１５（ａ）に示した加熱室１０１のＸ方向の幅を狭くし、この空間への気流の集中を防止することも考えられる。しかしながら、加熱室１０１の壁面をウエハＷの側方に近接させてしまうと、気体の粘性によって壁面近傍の流速が小さくなる一方でウエハＷの中央側の流速は大きくなり、図１５（ｂ）に示すような速度分布を持つ気流が形成されてしまい、ウエハＷの加熱むらを解消することはできない。

このような問題に加えて、一方向流を形成した加熱室中でウエハＷの加熱を行う場合には、図１４（ｂ）に示すようにガス吐出部１０３ａからの気流はウエハＷの先端部の端面に衝突することとなる。ウエハＷの周縁部は、図１６（ａ）に示すようにベベルと呼ばれる傾斜面を有しており、このような形状の先端部に対して既述の一方向流が与える力をシミュレーションしたところ、気流によってウエハＷ表面に生じる剪断応力は、図１６（ｂ）に示すように、ベベル部において最大となるピークを生ずることが分かった。

このように急激な力を受ける部分にパーティクルが付着していると、このパーティクルが飛ばされてウエハＷの中心部まで運ばれてしまい、製品の歩留まりを低下させる要因ともなる。また特に、液浸露光を採用する露光機に接続される塗布、現像装置においては、レジスト膜の表面にトップコートと呼ばれる保護膜を形成するようになっているが、このトップコートは上述のベベル部の更に外縁まで塗布される場合が多い。このため、トップコートの塗布されたウエハＷ表面に図１６（ｂ）に示したような急激な力が加わると、トップコートが剥がれてしまったり、剥がれたトップコートが飛散してコンタミネーションを引き起こしてしまったりするという問題もある。

なお特許文献１には、ウエハを熱板上に載置して、その表面に一方向流を形成しながら加熱を行うタイプの加熱装置が記載されているが、気流の偏りやウエハに対する気流の衝突といった問題には何ら触れられていない。
特開平１１−２３８６６３：第０１１５〜０１２２段落、図８

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は、基板の面内を均一に加熱することの可能な加熱装置及び加熱方法を提供することにある。

本発明に係わる加熱装置は、処理容器内に設けられ、搬入された基板を当該基板に対向する熱板により加熱する扁平な加熱室と、
この加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する気流形成手段と、
前記基板表面における気流流路の幅方向中央側と左右両端部とにおける圧力損失を均一化するために、前記基板の左右両端側の端面と前記加熱室の内壁面との間に夫々設けられた圧損調整プレートと、を備えたことを特徴とする。

この加熱装置に、更に前記圧損調整プレートを第１の圧損調整プレートとすると、前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮るために、当該基板の端面に臨むように第２の圧損調整プレートを設けるとよく、この第２の圧損調整プレートは、前記気流の供給口に向き合う先端部の縦断面が先鋭状に形成されていていることが好ましい。また、前記第１の圧損調整プレートと前記第２の圧損調整プレートとは一体化して構成することが好適である。

また、他の発明に係る加熱装置は、処理容器内に設けられ、搬入された基板を当該基板に対向する熱板により加熱する扁平な加熱室と、
この加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する気流形成手段と、
前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮るために、当該基板の端面に臨むように圧損調整プレートが設けられたことを特徴とする。

これら２つの発明に係る圧損調整プレートは、前記基板と同じ厚さに形成され、前記加熱室内における当該基板と同じ高さ位置に配置することが好ましい。また圧損調整プレートは、前記加熱室内に基板を搬入し、加熱中の当該基板を加熱室内で保持するための、例えば記基板を下面側から保持する複数本のワイヤから構成される搬送手段に取り付けるとよい。また、本発明に係る圧損プレートは、加熱室内の高さが、加熱する基板の厚さの３倍以内である場合に好適である。

また、本発明に係る加熱方法は、処理容器内に設けられた扁平な加熱室に、この加熱室に設けられた熱板と対向するように基板を搬入する工程と、
この基板を熱板により加熱する工程と、
前記加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する工程と、
前記基板の左右両端側の端面と前記加熱室の内壁面との間に夫々配置された圧損調整プレートにより、当該基板表面における気流流路の幅方向中央側と左右両端部とにおける圧力損失を均一化する工程と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記圧損調整プレートを第１の圧損調整プレートとすると、基板の端面に臨むように配置された第２の圧損調整プレートにより、前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮る工程を更に含むとよい。

また他の発明に係る加熱方法は、処理容器内に設けられた扁平な加熱室に、この加熱室に設けられた熱板と対向するように基板を搬入する工程と、
この基板を熱板により加熱する工程と、
前記加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する工程と、
前記基板の端面に臨むように配置された圧損調整プレートにより、前記気流の供給口に向き合う当該基板の端面に衝突する気流を遮る工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、加熱室内に搬入された基板表面に形成される気流流路の左右両端部の基板側方に、この気流流路の中央側と左右両端部との圧力損失を均一化するための圧損調整プレートを配置したことにより、この気流流路内を流れる一方向流の流速を当該流路内で均一化することができる。この結果、例えば基板上に塗布されたレジスト液から溶剤を揮発させる加熱処理を行う場合に、従来と比べて薄型の加熱室を採用してもレジスト液を基板の面内でむらなく均一に加熱することが可能となって、装置の小型化と製品歩留まりの低下防止とを同時に達成することが可能となる。

以下に本発明に係る加熱装置の実施の形態の一例として、例えばレジスト液が表面に塗布されたウエハＷを加熱処理して、このウエハＷ表面にレジスト膜を形成する加熱装置について図１〜図６を参照しながら説明する。図１は実施の形態に係る加熱装置１の内部構造を示した斜視図であり、図２はその平面図、図３は縦断面図である。

図２、図３に示すように、加熱装置１は処理容器１０内に収められており、この処理容器１０の内部は図３に示すように基台１１を挟んで上部側と下部側の空間に仕切られている。上部側の空間には、図２、図３に示すようにウエハＷを加熱処理するための扁平な加熱室３と、処理容器１０内に搬入されたウエハＷが載置される待機位置となると共に、加熱処理後のウエハＷを冷却する役割を果たす冷却プレート４と、これら冷却プレート４と加熱室３との間でウエハＷを搬送するための搬送手段５とが設けられている。なお図３中の１０ａはウエハＷを搬入出するために処理容器１０に設けられた搬入出口であり、１０ｂはこの搬入出口１０ａを開閉するためのシャッターである。以下の説明では、図３中に示したＹ方向のこの搬入出口１０ａのある向きを加熱装置１の手前側とする。

初めに冷却プレート４の構成から説明すると、図２、図３に示すように冷却プレート４は例えば１２インチのウエハＷとほぼ同じ直径を有するほぼ円形板状のアルミニウム等により構成され、後述する溝部以外の領域では、４ｍｍ程度の厚さに形成されている。またその裏面側に、例えば温度調節水を流すための図示しない冷却機構を備えており、当該冷却プレート４上に載置されたウエハＷを粗熱取りできるようになっている。

搬送手段５は、図２に示すようにウエハＷを載置して搬送する複数本のワイヤ５１Ａ、５１Ｂと、これらのワイヤ５１Ａ、５１Ｂを支持するワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂと、このワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂを移動させる移動機構５３とを備えている。複数本例えば２本のワイヤ５１Ａ、５１Ｂは、ウエハＷの搬送方向（図２中Ｙ方向）に対して交差する方向（図２中Ｘ方向）に伸び、夫々のワイヤ５１Ａ、５１Ｂの両端部をワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂに固定された状態で張設されている。夫々のワイヤ５１Ａ、５１Ｂは、例えば長さがウエハＷや冷却プレート４の直径よりも長尺であって、直径が０．５ｍｍ程度であり、例えばアラミド繊維や炭化ケイ素繊維等の耐熱性を備えた材料により構成されている。

ワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂは、夫々のワイヤ５１Ａ、５１Ｂを張設するために、冷却プレート４を挟んで対向するように設置されている。これらのワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂは、移動機構５３により、冷却プレート４の上方位置と加熱室３内との間でウエハＷを搬送できるように構成されている。以下、図１〜図３に示すように、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂが冷却プレート４側にある位置をホーム位置とする。またウエハＷについては、加熱室３に対する搬入方向をウエハＷの前側、その反対を後側と呼ぶ。

移動機構５３は、図２に示すように夫々のワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂが基部にて例えば共通の基体５４に固定されており、この基体５４は駆動部５６からの動力を受けて、ウエハＷの搬送方向に平行に設置された２本のガイドレール５５Ａ、５５Ｂに沿って移動するように構成されている。また図１中の５７は、遮蔽板であり、この遮蔽板５７はワイヤ支持部５２Ａ、５２Ｂに亘って帯状に伸び、後述する加熱室３の側面に設けられたワイヤ５１Ａ、５１Ｂの通り抜けるスリット３３に重なり合って、当該スリット３３から加熱室３内の気流が外部に漏れ出してしまうことを防止する役割を有している。

更に前述の冷却プレート４には、図２、図３に示すように、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂを潜り込ませるための溝部４１が形成されている。溝部４１は、ホーム位置にある２本のワイヤ５１Ａ、５１Ｂに対応する位置にウエハＷの搬送方向と交差するように形成され、各ワイヤ５１Ａ、５１Ｂに設けられた後述するビーズ部材も潜り込ませることのできる幅を備えている。

また、既述の基台１１を介した冷却プレート４の下方には、図３に示すように当該冷却プレート４を昇降させるための昇降機構４２が設けられている。昇降機構４２は例えば複数本の支持ピン４３を備えており、これらの支持ピン４３は基台１１に穿設された孔を介して昇降機構４２によって垂直に突没できるように構成されている。そしてこの昇降機構４２の作用により、冷却プレート４はワイヤ５１Ａ、５１Ｂに対して相対的に昇降し、各ワイヤ５１Ａ、５１Ｂを対応する溝部４１内に潜り込ませたり、溝部４１の上方に抜け出させたりすることができるようになっている。

加熱室３は、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス等の伝熱性の大きな材料を用いて、冷却プレート４の待機位置側がウエハＷの搬入出口として開口するように縦断面コ字型に形成されると共に、その側面にワイヤ５１Ａ、５１Ｂの進入する帯状のスリット３３が形成されている。ウエハ搬入出口である開口部３１の高さ（天板３４と底板３５との距離）は例えば３ｍｍに設定されており、例えば１２インチのウエハＷを処理する加熱装置１の場合には、加熱室３は例えば３５０ｍｍ×３７０ｍｍの内部空間を有している。

また図３に示すように、加熱室３の天板３４及び底板３５には、加熱室３内部を加熱するための、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の熱板３６、３７が設けられている。これらの熱板３６、３７は、例えばウエハＷとほぼ同じ大きさの円板状に形成されており、例えば厚さが２ｍｍ程度で熱容量の小さなカーボン製の薄板により構成されると共に、夫々の熱板３６、３７は、天板３４、底板３５の上下に接触して設けられることにより、熱を天板３４、底板３５を介してウエハＷに伝達できるようになっている。熱板３６、３７の内部には、例えば抵抗発熱体等よりなる不図示のヒータが埋め込まれている。

また図３に示すように、加熱室３の手前側の基台１１上にはガス吐出部１２が設けられ、加熱室３の内部の奥側には排気部６１が設けられており、加熱室３内に一方向流を形成するための気流形成手段をなしている。ガス吐出部１２は、後述する図７（ａ）に示すように、加熱室３の開口部３１に対向する斜面部を備えており、この斜面部には図２に示すように例えば多数の小孔が吐出口１２ａとして処理容器１０の幅方向（図２中Ｘ方向）に沿って夫々一定の間隔をおいて設けられている。この吐出口１２ａの一端から他端までの長さは加熱室３内に載置されるウエハＷの直径をカバーするように構成されている。なお図７（ａ）に示すように、ガス吐出部１２の内部にはヒートパイプ１４ａを介して熱板３７と接続された伝熱板１４が設けられており、この伝熱板１４によりウエハＷの加熱処理温度と同じ温度に調温されたガスを吐出できるようになっている。また、図１においてはガス吐出部１２の記載を省略してある。

ここで上述のガス吐出部１２は、ガス供給管１３ａ、バルブＶ１を介して、例えば処理容器１０の外部に設けられたガス供給源１３に接続されており、このガス供給源１３にはクリーンなパージ用ガス例えば窒素ガスなどの不活性ガスが貯留されている。一方、排気部６１は、図３に示すように、加熱室３の下部側に設けられた熱板３７を挟んでガス吐出部１２と対向するように設けられ、図７（ａ）に示すように加熱室３内に向かう斜面部を備えている。この斜面部には図２に示すように例えば多数の小孔状の排気口６１ａが加熱室３の幅方向に列設されており、排気部６１の一端から他端までの長さは例えばウエハＷの直径をカバーするように構成されている。また図３に示すように排気部６１は、ファン６２やバルブＶ２の介設された排気管６３により例えば工場の排気路に接続されている。排気部６１からの排気量は、例えばファン６２の回転数やバルブＶ２の開度を変更することにより調整される。

また図３に示すように、加熱装置１は例えばコンピュータからなる制御部７を備えており、この制御部７は、昇降機構４２やガス供給源１３、ファン６２等の動作を制御する機能を有している。制御部７は、ウエハＷの搬送タイミングやガス吐出部１２からのガスの供給量、供給タイミング等を制御するために、処理パラメータ及び処理手順を実行するためのプログラムを格納した不図示の記憶媒体からこれらのプログラムを読み出して各部に実行させる役割を果たす。記憶媒体は、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶手段により構成されている。

以上に説明した構成を有する加熱装置１は、背景技術にて説明したように、ウエハＷを搬入した後に加熱室３内に形成される一方向流に速度分布を生じてしまう。そこで本実施の形態に係る加熱装置１には、この速度分布を均一化するための圧損調整プレート２が設けられている。以下、この圧損調整プレート２について説明する。

圧損調整プレート２は、図４に示すようにＹ方向に沿って左右に並行に伸びた２本の腕部２１（第１の圧損調整プレート）と、これらの腕部２１を延伸して連結する連結部２２（第２の圧損調整プレート）とから構成され、全体としてウエハＷの半周を囲むコ字型の形状を呈する薄板である。この圧損調整プレート２は、例えば熱容量の小さなセラミック等により構成され、その厚さは例えばウエハＷと同じ０．８ｍｍ、Ｘ方向の幅及びＹ方向の長さは、例えば図６に示すように圧損調整プレート２全体を水平な状態で加熱室３内に搬入することの可能なサイズとなっている。また図４に示すように、連結部２２の手前側先端部はその縦断面が先端に向かう程先鋭に、先鋭状に加工されている。

圧損調整プレート２は、図１、図２に示すように連結部２２を手前側にして、２本のワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に固定されている。また、圧損調整プレート２のコ字によって囲まれた切り欠き部２３は、図１、図４に示すようにこの切り欠き部２３の内側に、ウエハＷの周端部との間に例えば２ｍｍの隙間を介してウエハＷを載置したり、図５に示すように冷却プレート４を圧損調整プレート２と交差させたりすることが可能なサイズとなっている。ここで図４中に示した５８は、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に載置したウエハＷの位置を規制するためのビーズ部材であり、図４以外の各図面では便宜上ビーズ部材５８の記載は省略してある。

ここで外部のウエハ搬送機構により搬送されてきたウエハＷを冷却プレート４に載置した後、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に受け渡す機構について、図５を参照しながら説明しておく。ウエハ搬送機構は、内側に支持爪８２を有する馬蹄形状の搬送アーム８１を備えており、レジスト液を塗布されたウエハＷはこの支持爪８２上に載置された状態で処理容器１０の搬入出口１０ａより加熱装置１内に搬入される。このとき、冷却プレート４は昇降機構４２によって上昇した状態となっているので、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂは溝部４１内に潜り込んでおり、これらのワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に固定された圧損調整プレート２は、冷却プレート４上面より下方まで退避した位置関係となっている。

ウエハＷを搬送してきた搬送アーム８１は、冷却プレート４上方にて停止し、降下を開始する。馬蹄形状の搬送アーム８１の内径は冷却プレート４と干渉せずに交差可能な大きさを有しており、冷却プレート４は搬送アーム８１の各支持爪８２に対応した切り欠き部４４を備えている。そこで搬送アーム８１は冷却プレート４と交差してウエハＷを冷却プレート４に受け渡した後、冷却プレート４の載置面と圧損調整プレート２との中間位置まで下降し、先端部に形成された切り欠き部８３を介して冷却プレート４の下方を手前側に通り抜けて、加熱装置１の処理容器より退出する。

このような動作の後、昇降機構４２を作動させ、冷却プレート４を降下させるとワイヤ５１Ａ、５１Ｂ及び圧損調整プレート２が相対的に冷却プレート４の上方に抜け出して、図１、図４に示すようにウエハＷは２本のワイヤ５１Ａ、５１Ｂへと受け渡された状態となる。このときウエハＷは、コ字型の圧損調整プレート２の切り欠き部２３内に取り囲まれた状態でワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に載置されている。そして移動機構５３を作動させると、ウエハＷは圧損調整プレート２と共に加熱室３内に搬入されて加熱処理される。

ここで、加熱処理の内容を説明する前に、加熱室３内に搬入された状態におけるウエハＷ及び圧損調整プレート２の位置関係について図６、図７を参照しながら説明しておく。加熱室３内のウエハＷは、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂ上に載置されたままの状態で、上下の熱板３６、３７とほぼ平行となるように天板３４と底板３５とのほぼ中間位置に配置される。これによりウエハＷの両表面と加熱室３の天板３４、底板３５との間には、ガス吐出部１２から吐出される一方向流の流れる気流流路３８が形成される。

一方、圧損調整プレート２は、図６、図７に示すようにウエハＷの後側半分を取り囲み且つウエハＷと面一の状態で加熱室３内に搬入され、従って搬入方向に対してウエハＷの後側半分と加熱室３の側壁部３２における開口部３１側半分との間の空間を埋めた状態となっていると共に、ウエハＷの後側半分の左右両側には、第１の圧損調整プレートに相当する腕部２１が加熱室３の側壁部３２に沿って伸びた格好になっている。また、第２の圧損調整プレートに相当する連結部２２は、ウエハＷの後側、即ち気流の供給される開口部３１に向き合うウエハＷの端面に臨むように配置されている。

次に、ウエハＷの加熱処理の内容及びこの処理期間中における圧損調整プレート２の作用について説明する。ウエハＷの搬入時、加熱室３内は熱板３６、３７により例えば１３０℃に加熱されており、ウエハＷ搬入の完了後、バルブＶ１を開いてガス吐出部１２より加熱室３内に加熱室３内と同じ温度に加熱されたパージ用のガスを供給すると共に、バルブＶ２を開き、ファン６２を作動させてガスを排気する。これによりウエハＷの上下面の気流流路３８には、図７（ａ）、図７（ｂ）中に矢印で示す一方向流が形成される。そして熱板３６、３７からの熱放射やガスによる対流伝熱等により、ウエハＷ上に塗布されたレジスト液中の溶剤が揮発すると共に、揮発した溶剤やレジスト液からの昇華物は気流流路３８内を流れる一方向流によって排気部６１より加熱室３の外に排出される。

このような加熱処理の期間中、ウエハＷの左右両端側方には、圧損調整プレート２の腕部２１が配置されているので、これら腕部２１が抵抗となって加熱室３の側壁部３２とウエハＷとの間に形成される空間の圧力損失を増大させ、この空間への気流の集中を抑制することができる。この結果、圧損調整プレート２を設けない場合と比較して、ウエハＷ表面を流れる気流の流速は気流流路３８の中央側と左右両端部との間でより均一化される。

特に、本実施の形態においては、圧損調整プレート２をウエハＷと同じ厚さに形成し、これを加熱室３内のウエハＷと同じ高さ位置に配置しているので、図７（ｂ）に示すように、圧損調整プレート２（腕部２１）の上下面には、ウエハＷ表面の気流流路３８とほぼ同じ条件の気流流路が形成される。この結果、圧損調整プレート２を配置したことによって、例えば圧損調整プレート２の表面を流れる気流を過度に遅くしてしまったり、気流を乱してしまったりして、圧損調整プレート２の設置目的とは反対に気流流路３８の左右両端部の気流を中央側とは異なる状態としてしまうような事態を防止することができる。

また、ウエハＷの左右両端側の端面と加熱室３の側壁部３２との間に圧損調整プレート２（腕部２１）が配置されていることにより、気流流路の左右両端部が側壁部３２から受ける影響を小さくすることができる。この結果、背景技術にて図１５（ｂ）を用いて説明した、ウエハＷの左右両端側で流速が小さく、中央側で流速の大きな速度分布の形成を抑えることができ、加熱処理における面内均一性の悪化の抑制に貢献する。

更に、図６、図７（ａ）に示すように圧損調整プレート２の連結部２２をウエハＷの先端部の端面に臨むように、気流流路３８上流側のウエハＷ側方に配置することにより、この先端部に向かって流れる気流を遮るので、背景技術にて説明した、ウエハＷのベベル部における剪断応力のピークの発生を抑制することができる。また、連結部２２の先端部の縦断面の形状を先鋭状に加工することによって、開口部３１から導入された気流をウエハＷ上方、下方の気流流路３８にスムーズに分離することができる。この結果、ウエハＷ先端部の領域における気流を大きく乱すことなく、ウエハＷの前側と後側との加熱条件を一定にして加熱処理の均一性向上に寄与することができる。

以上に説明した加熱処理を一定時間行ってから、パージ用ガスの供給と排気とを停止し、加熱室３内におけるウエハＷの加熱処理を終了する。加熱処理を終えたウエハＷは搬入時とは逆の順序で加熱室３から搬出され、ワイヤ５１Ａ、５１Ｂから冷却プレート４に受け渡され粗熱を取り除かれる。そして冷却を終えた後、ウエハＷは冷却プレート４より既述の搬送アーム８１に受け渡されて、処理容器１０の外に搬出される。

本実施の形態に係る加熱装置１によれば以下のような効果がある。ウエハＷを加熱室内にて加熱する際に、ウエハＷの側方に圧損調整プレート２の腕部２１（第１の圧損調整プレート）を配置した作用により、既述の気流流路３８内を流れる中央側と左右両端部との気流の流速を均一化することができる。この結果、従来と比べて薄型の加熱室３を利用して、例えば基板上に塗布されたレジスト液から溶剤を揮発させる加熱処理を行う場合に、レジスト液を基板の面内でむらなく均一に加熱することが可能となって、装置の小型化と製品歩留まりの低下防止とを同時に達成することが可能となる。

また、ウエハＷの先端部手前に圧損調整プレート２の連結部２２（第２の圧損調整プレート）を配置した作用により、気流の衝突によってウエハＷベベル部に生ずる剪断応力のピークを抑え、パーティクルの飛散やウエハＷ上に形成された膜の剥がれを抑制して製品の歩留まり向上に貢献できる。また、連結部２２の先端部を先鋭状に加工することにより、ウエハＷ先端部における気流の乱れを押さえることによってもウエハＷの前側と後側との加熱処理をより均一化できる。

以上に説明した圧損調整プレート２の腕部２１（第１の圧損調整プレート）は、天板３４と底板３５との距離（加熱室３の高さ）が小さい場合、例えば５ｍｍ以下である場合に特に有効である。即ち、この距離が大きいと、ウエハＷ表面と天板３４、天板３５との間に形成される気流流路が大きいため、この流路の圧損も比較的小さく、ウエハＷの側方の空間への気流の集中はさほど問題とならない。ところが、この距離が小さくなり、ウエハＷ表面の気流流路が小さくなっていくにつれて、当該気流流路の圧損が大きくなり相対的にウエハＷ側方の空間の圧損が小さくなって、ここに気流が集中するようになるからである。

また、この距離が大きいと、上述の気流流路を流れる気流の流量も多くなるため、ウエハＷとの衝突により先端部で気流が乱れても、流れ全体における気流の乱れの影響が相対的に小さいのに対して、この距離が小さいと、気流の流量が少ないため気流の乱れの影響が下流側にまで影響してしまうことから、圧損調整プレート２の連結部２２も天板３４と底板３５との距離が小さい場合に特に有効となる。

また圧損調整プレート２の配置パターンは、上述の実施の形態中に示したものに限られない。例えば図８（ａ）に示すように、連結部２２（第２の圧損調整プレート）に相当する部分を省略して、ウエハＷの左右両端側の側周部端面と加熱室３の内壁面との間にだけ圧損調整プレート２ａを配置するように構成してもよいし、図８（ｂ）に示すように、この圧損調整プレート２ｂを更に短くしてもよい。また、図８（ｃ）に示すようにウエハＷの左右両端部から前側へかけての側周部端面と加熱室３の内壁面との間に圧損調整プレート２ｃを配置するように構成してもよい。また、これらの変形例とは反対に、図８（ｄ）に示すように腕部２１（第１の圧損調整プレート）に相当する部分を省略して、ウエハＷに衝突する気流を遮るための圧損調整プレート２ｄを設けてもよい。

また、本発明を適用可能な加熱装置１のタイプも上述の実施の形態中に示したものに限定されるものではない。例えば図９に示すように、熱板９２上にウエハＷを直接載置して加熱するタイプの加熱装置９０にも本発明は適用することができる。図９に示した加熱装置９０は、冷却機能を備えた冷却アーム９１によって搬送されたウエハＷを支持ピン９３を介して熱板９２上に直接載置し、冷却アーム９１を退避させ後、上方から上部容器９４を下降させてウエハＷを覆い、既述のものと同様の気流形成手段（ガス吐出部９５、排気部９６）にて上部容器９４内に一方向流を形成しながら、熱板９２からの伝導伝熱によりウエハＷの加熱処理を行うように構成されている。

この加熱装置９０には、例えば熱板９２の側方に、この熱板９２上にウエハＷを載置したものと同じ高さの圧損調整プレート９７が配置されており、この圧損調整プレート９７の作用により、ウエハＷ表面に形成される気流の流速を均一化できるようになっている。また、図４で示した場合と同様に、これらの圧損調整プレート９７を熱板９２上に載置されたウエハＷの手前側まで延伸して連結し、この連結部にて気流のウエハＷへの衝突を遮るように構成してもよいことは勿論である。なお、加熱処理を終えたウエハＷは熱板９２より冷却アーム９１に受け渡され、この熱板９２上で粗熱取りされてから加熱装置９０の外に搬出される。

次に上述した加熱装置１、９０（以下、単に加熱装置１と記す）を塗布、現像装置に適用した一例について簡単に説明する。図１０は塗布、現像装置に露光装置が接続されたシステムの平面図であり、図１１は同システムの斜視図である。図中Ｓ１はキャリアブロックであり、ウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣ１を搬入出するための載置部１２１を備えたキャリアステーション１２０と、このキャリアステーション１２０から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２２と、開閉部１２２を介してキャリアＣ１からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体１２４にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されており、処理ブロックＳ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び液処理ユニットＰ４、Ｐ５と、搬送手段（メインアーム）Ａ１、Ａ２とが交互に設けられている。搬送手段Ａ１、Ａ２はこれら各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う役割を果たす。搬送手段Ａ１、Ａ２は、キャリアブロックＳ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３の一面側と、右側の液処理ユニットＰ４、Ｐ５側の一面側と、左側の一面側をなす背面部とで構成される区画壁により囲まれる空間１２３内に置かれている。

棚ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、液処理ユニットＰ４、Ｐ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段積層した構成とされている。積層された各種ユニットにはウエハＷを加熱(ベーク)する本実施の形態に係る複数の加熱ユニット(ＰＡＢ、ＰＥＢ)や、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

また液処理ユニットＰ４、Ｐ５は、例えば化学増幅型のレジスト液や現像液等の薬液収納部の上に下部反射防止膜塗布ユニット１３３、レジスト塗布ユニット１３４、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット１３１等を複数段、例えば５段に積層して構成されている。

インターフェイスブロックＳ３は、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにより構成されており、夫々に昇降自在、鉛直軸回りに回転自在かつ進退自在なウエハ搬送機構１３１Ａ、１３１Ｂを備えている。

第１の搬送室３Ａには、棚ユニットＰ６及びバッファカセットＣＯが設けられている。棚ユニットＰ６にはウエハ搬送機構１３１Ａとウエハ搬送機構１３１Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行うための受け渡しステージ（ＴＲＳ）及び露光装置に受け渡す前にウエハＷの温調を行う冷却プレートを有する高精度温調ユニット等が上下に積層された構成となっている。

続いて、この塗布、現像装置におけるウエハＷの流れについて説明する。先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣ１がキャリアブロックＳ１に搬入されると、ウエハＷは、トランスファーアームＣ→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→搬送手段Ａ１→下部反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）１３３→搬送手段Ａ１（Ａ２）→加熱装置１（ＰＡＢ）→搬送手段Ａ１（Ａ２）→冷却ユニット→搬送手段Ａ１（Ａ２）→レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）１３４→搬送手段Ａ１（Ａ２）→加熱装置１（ＰＡＢ）→搬送手段Ａ１（Ａ２）→冷却ユニット→搬送手段Ａ１→棚ユニットＰ３の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ｂ→棚ユニットＰ６の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→棚ユニットＰ６の温調ユニット→ウエハ搬送機構１３１Ｂ→露光装置Ｓ４の順に搬送される。

露光処理を受けたウエハＷは、ウエハ搬送機構１３１Ｂ→棚ユニットＰ６の受け渡しステージ（ＴＲＳ）→ウエハ搬送機構１３１Ａ→棚ユニットＰ３の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→棚ユニットＰ３の加熱装置１（ＰＥＢ）→搬送手段Ａ２→現像ユニット１３１→搬送手段Ａ１→棚ユニットＰ１の受け渡しユニット（ＴＲＳ）→トランスファーアームＣの順で搬送され、キャリアＣ１に戻されて塗布、現像処理が完了する。

以上に説明した各実施の形態においては、半導体ウエハの加熱処理を行う場合について説明したが、この他の基板、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や露光装置用のマスク基板を加熱する加熱装置についても、本発明は適用することができる。

（シミュレーション）
図１〜図３を用いて説明したものとほぼ同様の構成及びサイズの加熱室３について、この中にウエハＷを搬入した状態で加熱室３内に形成される一方向流の流れの状態をシミュレーションにより確認した。
（実施例）ウエハＷの側方に圧損調整プレート２を配置した場合についてシミュレーションを行った。図１２（ａ）にその設定条件を示す。高さ３ｍｍの加熱室３の中央に厚さ１ｍｍのウエハＷを置き、ウエハＷと同じ厚さを有する棒状平板を圧損調整プレート２として、ウエハＷと同じ高さ位置に配置した。ウエハＷ側周面と圧損調整プレート２内側面との最短距離は２ｍｍとした。シミュレーション結果を図１３（ａ）に示す。
（比較例）圧損調整プレート２を配置しなかった点以外は、（実施例）と同様の条件である。その設定条件を図１２（ｂ）に示す。ウエハＷの側周面と側壁部３２の内壁面との最短距離は５ｍｍとした。シミュレーション結果を図１３（ｂ）に示す。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）において、図１５にて説明した場合と同様に、図中の矢印は加熱室３内に形成される一方向流の流線を示し、流線の間隔の疎密はその流速分布を示している。図１３（ａ）に示した実施例のシミュレーション結果によると、ウエハＷの側方に圧損調整プレート２を配置することによって、ウエハＷ表面には比較的均一な速度分布を有する気流が形成されているといえる。これに対して、図１３（ｂ）に示した比較例のシミュレーション結果によると、圧損調整プレート２を配置していないことにより、加熱室３の壁部とウエハＷ側方の空間に気流が集中してしまうため、ウエハＷの左右両端側で流れが速く、中央側で遅い不均一な流れが形成されてしまうことが分かる。

実施の形態に係る加熱装置の内部構造を示す斜視図である。 上記加熱装置の平面図である。 上記加熱装置の縦断面図である。 実施の形態に係る圧損調整プレートの一例を示した斜視図である。 前記加熱装置にウエハを搬送するための外部の搬送機構と、加熱装置に設けられる冷却プレート及び圧損調整プレートを示す斜視図である。 加熱室内に搬入されたウエハ及び圧損調整プレートの位置関係を示す平面図である。 上記位置関係を示す断面図である。 圧損調整プレートの変形例を示した説明図である。 他の実施の形態に係る加熱装置の斜視図である。 本発明に係る加熱装置が適用される塗布、現像装置の平面図である。 上記塗布、現像装置の斜視図である。 本実施の形態に係る実施例、比較例のシミュレーション条件を示した縦断面図である。 上記実施例、比較例のシミュレーション結果を示した平面図である。 従来の加熱装置の作用を示す縦断面図である。 上記従来の加熱装置の作用を示す平面図である。 ウエハ周縁部のベベル部の形状を示した断面図および、気流によってこのウエハ表面に働く剪断応力を示した特性図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 加熱装置
２、２ａ〜２ｄ
圧損調整プレート
３ 加熱室
４ 冷却プレート
５ 搬送手段
７ 制御部
１０ 処理容器
１０ａ 搬入出口
１０ｂ シャッター
１１ 基台
１２ ガス吐出部
１２ａ 吐出口
１３ ガス供給源
１３ａ ガス供給管
１４ 伝熱板
１４ａ ヒートパイプ
２１ 腕部
２２ 連結部
２３ 切り欠き部
３１ 開口部
３２ 側壁部
３３ スリット
３４ 天板
３５ 底板
３６、３７ 熱板
３８ 気流流路
４１ 溝部
４２ 昇降機構
４３ 支持ピン
４４ 切り欠き部
５１Ａ、５１Ｂ
ワイヤ
５２Ａ、５２Ｂ
ワイヤ支持部
５３ 移動機構
５４ 基体
５５Ａ、５５Ｂ
ガイドレール
５６ 駆動部
５７ 遮蔽板
５８ ビーズ部材
６１ 排気部
６１ａ 排気口
６２ ファン
６３ 排気管
８１ 搬送アーム
８２ 支持爪
８３ 切り欠き部

Claims (12)

1. 処理容器内に設けられ、搬入された基板を当該基板に対向する熱板により加熱する扁平な加熱室と、
   この加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する気流形成手段と、
   前記基板表面における気流流路の幅方向中央側と左右両端部とにおける圧力損失を均一化するために、前記基板の左右両端側の端面と前記加熱室の内壁面との間に夫々設けられた圧損調整プレートと、を備えたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記圧損調整プレートを第１の圧損調整プレートとすると、前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮るために、当該基板の端面に臨むように第２の圧損調整プレートが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記第２の圧損調整プレートは、前記気流の供給口に向き合う先端部の縦断面が先鋭状に形成されていていることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記第１の圧損調整プレートと前記第２の圧損調整プレートとは一体化していることを特徴とする請求項２または３に記載の加熱装置。
5. 処理容器内に設けられ、搬入された基板を当該基板に対向する熱板により加熱する扁平な加熱室と、
   この加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する気流形成手段と、
   前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮るために、当該基板の端面に臨むように圧損調整プレートが設けられたことを特徴とする加熱装置。
6. 前記圧損調整プレートは、前記基板と同じ厚さに形成され、前記加熱室内における当該基板と同じ高さ位置に配置されることを特徴とする請求項請求項１ないし５のいずれか一つに記載の加熱装置。
7. 前記圧損調整プレートは、前記加熱室内に基板を搬入し、加熱中の当該基板を加熱室内で保持する搬送手段に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の加熱装置。
8. 前記基板搬送手段は、前記基板を下面側から保持する複数本のワイヤであることを特徴とする請求項７に記載の加熱装置。
9. 前記加熱室内の高さは、加熱する基板の厚さの３倍以内であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の加熱装置。
10. 処理容器内に設けられた扁平な加熱室に、この加熱室に設けられた熱板と対向するように基板を搬入する工程と、
    この基板を熱板により加熱する工程と、
    前記加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する工程と、
    前記基板の左右両端側の端面と前記加熱室の内壁面との間に夫々配置された圧損調整プレートにより、当該基板表面における気流流路の幅方向中央側と左右両端部とにおける圧力損失を均一化する工程と、を含むことを特徴とする加熱方法。
11. 前記圧損調整プレートを第１の圧損調整プレートとすると、基板の端面に臨むように配置された第２の圧損調整プレートにより、前記気流の供給口に向き合う基板の端面に衝突する気流を遮る工程を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の加熱方法。
12. 処理容器内に設けられた扁平な加熱室に、この加熱室に設けられた熱板と対向するように基板を搬入する工程と、
    この基板を熱板により加熱する工程と、
    前記加熱室内の基板表面に沿って一方向に流れる気流を形成する工程と、
    前記基板の端面に臨むように配置された圧損調整プレートにより、前記気流の供給口に向き合う当該基板の端面に衝突する気流を遮る工程と、を含むことを特徴とする加熱方法。

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