JP6393148B2 - 熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面にレジスト膜が形成されて露光処理および現像処理が行われた半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）にフラッシュ光を照射して当該レジスト膜を加熱する熱処理方法および熱処理装置に関する。

半導体デバイスや液晶ディスプレイなどの製品は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらの諸処理のうち、基板にレジスト塗布処理を行ってその基板を露光ユニットに渡すとともに、該露光ユニットから露光後の基板を受け取って現像処理を行う基板処理装置がいわゆるコータ＆デベロッパとして広く使用されている。

ＡｒＦやＫｒＦなどのエキシマレーザを用いる露光ユニットに対応したコータ＆デベロッパでは、基板上に化学増幅型レジストの膜を形成して露光ユニットに渡すとともに、露光後の基板に対しては露光後ベーク処理(Post Exposure Bake)を行うことが必須である。そして、露光後ベーク処理の終了した基板に現像液を供給して現像処理を行うことにより、レジスト膜にパターンを形成する。このときに、露光時の僅かな光強度のバラツキやレジスト材料の不均一性などに起因して現像後のレジストパターンの線幅が凹凸にずれる現象（ＬＷＲ：Line Width Roughness）が生じることがあった。このため、特許文献１には、現像後のレジストパターンに対して、レジスト材料の吸収しやすい２００ｎｍ以下の短波長の紫外光を照射することによって、レジスト膜の表面領域を選択的に加熱してリフローする技術が開示されている。

特開２００１−３３２４８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような波長２００ｎｍ以下のいわゆる遠紫外線をランプから放射してレジスト膜を加熱することは現実的には困難であり、仮に実現できたとしてもランプに多大なコストを要するという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、著しいコストの上昇を抑制しつつ、レジスト膜を選択的に加熱することができる熱処理方法および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、請求項１の発明は、表面にレジスト膜が形成されて露光処理および現像処理が行われた基板にフラッシュ光を照射して当該レジスト膜を加熱する熱処理方法において、露光処理後の前記基板をチャンバー内に収容する収容工程と、前記チャンバー内に収容された前記基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射して前記レジスト膜の表層部分を平坦化するフラッシュ照射工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、表面にレジスト膜が形成されて露光処理および現像処理が行われた基板にフラッシュ光を照射して当該レジスト膜を加熱する熱処理装置において、露光処理後の前記基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に収容された前記基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射して前記レジスト膜の表層部分を平坦化するフラッシュランプと、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射するため、著しいコストの上昇を抑制しつつ、レジスト膜を選択的に加熱することができる。

請求項２の発明によれば、基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射するため、著しいコストの上昇を抑制しつつ、レジスト膜を選択的に加熱することができる。

本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置の平面図である。 図１の基板処理装置の液処理部の正面図である。 図１の基板処理装置の熱処理部の正面図である。 図１の基板処理装置の搬送ロボットおよび基板載置部の配置構成を示す図である。 フラッシュベークユニットの要部構成を示す図である。 フラッシュランプの駆動回路を示す図である。 フラッシュランプから放射されるフラッシュ光の分光分布を示す図である。 フラッシュ光照射によって基板の表面が加熱される様子を説明する模式図である。 フラッシュ光照射後の基板の表面の様子を説明する模式図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

まず、本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る熱処理装置を組み込んだ基板処理装置１の平面図である。また、図２は基板処理装置１の液処理部の正面図であり、図３は熱処理部の正面図であり、図４は搬送ロボットおよび基板載置部の配置構成を示す図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。

本実施形態の基板処理装置１は、半導体ウェハー等の基板Ｗにフォトレジスト膜を塗布形成するとともに、パターン露光後の基板Ｗに現像処理を行う装置（いわゆるコータ＆デベロッパ）である。なお、本発明に係る基板処理装置１の処理対象となる基板Ｗは半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置用ガラス基板やフォトマスク用ガラス基板等であっても良い。

本実施形態の基板処理装置１は、インデクサブロック１０、バークブロック２０、レジスト塗布ブロック３０、現像処理ブロック４０およびインターフェイスブロック５０の５つの処理ブロックを一方向（Ｘ方向）に連設して構成されている。インターフェイスブロック５０には基板処理装置１とは別体の外部装置である露光ユニット（ステッパ）ＥＸＰが接続配置されている。

インデクサブロック１０は、装置外から受け取った未処理基板Ｗを装置内に搬入するとともに、現像処理の終了した処理済み基板Ｗを装置外に搬出するための処理ブロックである。インデクサブロック１０は、複数のキャリアＣ（本実施形態では４個）を並べて載置する載置台１１と、各キャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出すとともに、各キャリアＣに処理済みの基板Ｗを収納するインデクサロボットＩＲと、を備えている。

インデクサロボットＩＲは、載置台１１に沿って（Ｙ軸方向に沿って）水平移動可能であるとともに昇降（Ｚ軸方向）移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である可動台１２を備えている。可動台１２には、基板Ｗを水平姿勢で保持する２つの保持アーム１３ａ，１３ｂが搭載されている。保持アーム１３ａ，１３ｂは相互に独立して前後にスライド移動可能とされている。よって、保持アーム１３ａ，１３ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿った水平移動、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、インデクサロボットＩＲは、保持アーム１３ａ，１３ｂを個別に各キャリアＣにアクセスさせて未処理の基板Ｗの取り出しおよび処理済みの基板Ｗの収納を行うことができる。なお、キャリアＣの形態としては、基板Ｗを密閉空間に収納するＦＯＵＰ(front opening unified pod)の他に、ＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッドや収納基板Ｗを外気に曝すＯＣ(open cassette)であっても良い。

インデクサブロック１０に隣接してバークブロック２０が設けられている。インデクサブロック１０とバークブロック２０との間には、雰囲気遮断用の隔壁１５が設けられている。この隔壁１５にインデクサブロック１０とバークブロック２０との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２が上下に積層して設けられている。

上側の基板載置部ＰＡＳＳ１は、インデクサブロック１０からバークブロック２０へ基板Ｗを搬送するために使用される。基板載置部ＰＡＳＳ１は３本の支持ピンを備えており、インデクサブロック１０のインデクサロボットＩＲはキャリアＣから取り出した未処理の基板Ｗを基板載置部ＰＡＳＳ１の３本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ１に載置された基板Ｗを後述するバークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ２は、バークブロック２０からインデクサブロック１０へ基板Ｗを搬送するために使用される。基板載置部ＰＡＳＳ２も３本の支持ピンを備えており、バークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１は処理済みの基板Ｗを基板載置部ＰＡＳＳ２の３本の支持ピン上に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ２に載置された基板ＷをインデクサロボットＩＲが受け取ってキャリアＣに収納する。なお、後述する基板載置部ＰＡＳＳ３〜ＰＡＳＳ１０の構成も基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同じである。

基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２は、隔壁１５の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、インデクサロボットＩＲや搬送ロボットＴＲ１が基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。

次に、バークブロック２０について説明する。バークブロック２０は、露光時に発生する定在波やハレーションを減少させるために、フォトレジスト膜の下地に反射防止膜を塗布形成するための処理ブロックである。バークブロック２０は、基板Ｗの表面に反射防止膜を塗布形成するための下地塗布処理部２１と、反射防止膜の塗布形成に付随する熱処理を行う２つの熱処理タワー２２，２３と、下地塗布処理部２１および熱処理タワー２２，２３に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ１とを備える。

バークブロック２０においては、搬送ロボットＴＲ１を挟んで下地塗布処理部２１と熱処理タワー２２，２３とが対向して配置されている。具体的には、下地塗布処理部２１が装置正面側（（−Ｙ）側）に、２つの熱処理タワー２２，２３が装置背面側（（＋Ｙ）側）に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー２２，２３の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。下地塗布処理部２１と熱処理タワー２２，２３とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー２２，２３から下地塗布処理部２１に熱的影響を与えることを回避しているのである。

図２に示すように、下地塗布処理部２１は同様の構成を備えた４つの塗布処理ユニットＢＲＣを上下に積層配置して構成されている。それぞれの塗布処理ユニットＢＲＣは、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック２６、このスピンチャック２６上に保持された基板Ｗ上に反射防止膜用の塗布液を吐出する塗布ノズル２７、スピンチャック２６を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック２６上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。

図３に示すように、熱処理タワー２２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱する２個の加熱ユニットＨＰ、加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持する２個の冷却ユニットＣＰ、および、レジスト膜と基板Ｗとの密着性を向上させるためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）の蒸気雰囲気中で基板Ｗを熱処理する３個の密着強化処理ユニットＡＨＬが上下に積層配置されている。一方、熱処理タワー２３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。加熱ユニットＨＰおよび密着強化処理ユニットＡＨＬは基板Ｗを載置して加熱するホットプレートを備え、冷却ユニットＣＰは基板Ｗを載置して冷却するクーリングプレートを備えている。なお、図３において「×」印で示した箇所には配管配線部や、予備の空きスペースが割り当てられている（後述する他の熱処理タワーについても同じ）。

図４に示すように、搬送ロボットＴＲ１は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム２４ａ，２４ｂを上下２段に近接させて備えている。搬送アーム２４ａ，２４ｂのそれぞれは、先端部が平面視で「Ｃ」字形状になっており、この「Ｃ」字形状のアームの内側から内方に突き出た複数本のピンで基板Ｗの周縁を下方から支持するようになっている。搬送アーム２４ａ，２４ｂは搬送ヘッド２８に搭載されている。搬送ヘッド２８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド２８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム２４ａ，２４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム２４ａ，２４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ１は、２個の搬送アーム２４ａ，２４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２、熱処理タワー２２，２３に設けられた熱処理ユニット（加熱ユニットＨＰ、冷却ユニットＣＰおよび密着強化処理ユニットＡＨＬ）、下地塗布処理部２１に設けられた４つの塗布処理ユニットＢＲＣおよび後述する基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Ｗの授受を行うことができる。

次に、レジスト塗布ブロック３０について説明する。バークブロック２０と現像処理ブロック４０との間に挟み込まれるようにしてレジスト塗布ブロック３０が設けられている。このレジスト塗布ブロック３０とバークブロック２０との間にも、雰囲気遮断用の隔壁２５が設けられている。この隔壁２５にバークブロック２０とレジスト塗布ブロック３０との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４が上下に積層して設けられている。基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４は、上述した基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同様の構成を備えている。

上側の基板載置部ＰＡＳＳ３は、バークブロック２０からレジスト塗布ブロック３０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、バークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１が基板載置部ＰＡＳＳ３に載置した基板Ｗをレジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ４は、レジスト塗布ブロック３０からバークブロック２０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ４に載置した基板Ｗをバークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１が受け取る。

基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４は、隔壁２５の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットＴＲ１，ＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。

レジスト塗布ブロック３０は、反射防止膜が塗布形成された基板Ｗ上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成するための処理ブロックである。なお、本実施形態では、フォトレジストとして化学増幅型レジストを用いている。レジスト塗布ブロック３０は、下地塗布された反射防止膜の上にレジスト膜を塗布形成するレジスト塗布処理部３１と、レジスト塗布処理に付随する熱処理を行う２つの熱処理タワー３２，３３と、レジスト塗布処理部３１および熱処理タワー３２，３３に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ２とを備える。

レジスト塗布ブロック３０においては、搬送ロボットＴＲ２を挟んでレジスト塗布処理部３１と熱処理タワー３２，３３とが対向して配置されている。具体的には、レジスト塗布処理部３１が装置正面側に、２つの熱処理タワー３２，３３が装置背面側に、それぞれ位置している。また、熱処理タワー３２，３３の正面側には図示しない熱隔壁を設けている。レジスト塗布処理部３１と熱処理タワー３２，３３とを隔てて配置するとともに熱隔壁を設けることにより、熱処理タワー３２，３３からレジスト塗布処理部３１に熱的影響を与えることを回避しているのである。

図２に示すように、レジスト塗布処理部３１は同様の構成を備えた４つの塗布処理ユニットＳＣを上下に積層配置して構成されている。それぞれの塗布処理ユニットＳＣは、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック３６、このスピンチャック３６上に保持された基板Ｗ上にフォトレジストの塗布液を吐出する塗布ノズル３７、スピンチャック３６を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック３６上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。

図３に示すように、熱処理タワー３２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱するホットプレートを備えた２個の加熱ユニットＨＰ、および、加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持するクーリングプレートを備えた２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。一方、熱処理タワー３３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。

図４に示すように、搬送ロボットＴＲ２は、搬送ロボットＴＲ１と同様の構成を備えており、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム３４ａ，３４ｂを上下２段に近接させて備えている。搬送アーム３４ａ，３４ｂは、「Ｃ」字形状のアームの内側から内方に突き出た複数本のピンで基板Ｗの周縁を下方から支持する。搬送アーム３４ａ，３４ｂは搬送ヘッド３８に搭載されている。搬送ヘッド３８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド３８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム３４ａ，３４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム３４ａ，３４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ２は、２個の搬送アーム３４ａ，３４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ３，ＰＡＳＳ４、熱処理タワー３２，３３に設けられた熱処理ユニット、レジスト塗布処理部３１に設けられた４つの塗布処理ユニットＳＣおよび後述する基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Ｗの授受を行うことができる。

次に、現像処理ブロック４０について説明する。レジスト塗布ブロック３０とインターフェイスブロック５０との間に挟み込まれるようにして現像処理ブロック４０が設けられている。この現像処理ブロック４０とレジスト塗布ブロック３０との間にも、雰囲気遮断用の隔壁３５が設けられている。この隔壁３５にレジスト塗布ブロック３０と現像処理ブロック４０との間で基板Ｗの受け渡しを行うために基板Ｗを載置する２つの基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６が上下に積層して設けられている。基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６は、上述した基板載置部ＰＡＳＳ１，ＰＡＳＳ２と同様の構成を備えている。

上側の基板載置部ＰＡＳＳ５は、レジスト塗布ブロック３０から現像処理ブロック４０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、レジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２が基板載置部ＰＡＳＳ５に載置した基板Ｗを現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ６は、現像処理ブロック４０からレジスト塗布ブロック３０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ６に載置した基板Ｗをレジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２が受け取る。

基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６は、隔壁３５の一部に部分的に貫通して設けられている。また、基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６には、基板Ｗの有無を検出する光学式のセンサ（図示省略）が設けられており、各センサの検出信号に基づいて、搬送ロボットＴＲ２，ＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６に対して基板Ｗを受け渡しできる状態にあるか否かが判断される。

現像処理ブロック４０は、露光処理後の基板Ｗに対して現像処理を行うための処理ブロックである。現像処理ブロック４０は、パターンが露光された基板Ｗに対して現像液を供給して現像処理を行う現像処理部４１と、現像処理後の熱処理を行う熱処理タワー４２と、露光直後の基板Ｗに熱処理を行う熱処理タワー４３と、現像処理部４１および熱処理タワー４２に対して基板Ｗの受け渡しを行う搬送ロボットＴＲ３とを備える。

図２に示すように、現像処理部４１は、同様の構成を備えた５つの現像処理ユニットＳＤを上下に積層配置して構成されている。各現像処理ユニットＳＤは、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック４６、このスピンチャック４６上に保持された基板Ｗ上に現像液を供給するノズル４７、スピンチャック４６を回転駆動させるスピンモータ（図示省略）およびスピンチャック４６上に保持された基板Ｗの周囲を囲繞するカップ（図示省略）等を備えている。

図３に示すように、熱処理タワー４２には、基板Ｗを所定の温度にまで加熱するホットプレートを備えた２個の加熱ユニットＨＰおよび加熱された基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに基板Ｗを当該所定の温度に維持するクーリングプレートを備えた２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。また、熱処理タワー４２には、フラッシュ光を照射して基板Ｗを瞬間的に加熱する１個のフラッシュベークユニットＦＬＢが配置されている。このフラッシュベークユニットＦＬＢについてはさらに後述する。一方、熱処理タワー４３にも２個の加熱ユニットＨＰおよび２個の冷却ユニットＣＰが上下に積層配置されている。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰは露光直後の基板Ｗに対して露光後ベーク処理を行う。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰおよび冷却ユニットＣＰに対してはインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４が基板Ｗの搬出入を行う。

また、熱処理タワー４３には、現像処理ブロック４０とインターフェイスブロック５０との間で基板Ｗの受け渡しを行うための２つの基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８が上下に近接して組み込まれている。上側の基板載置部ＰＡＳＳ７は、現像処理ブロック４０からインターフェイスブロック５０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３が基板載置部ＰＡＳＳ７に載置した基板Ｗをインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４が受け取る。一方、下側の基板載置部ＰＡＳＳ８は、インターフェイスブロック５０から現像処理ブロック４０へ基板Ｗを搬送するために使用される。すなわち、インターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４が基板載置部ＰＡＳＳ８に載置した基板Ｗを現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３が受け取る。なお、基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８は、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３およびインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４の両側に対して開口している。

図４に示すように、搬送ロボットＴＲ３は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム４４ａ，４４ｂを上下に近接させて備えている。搬送アーム４４ａ，４４ｂは、「Ｃ」字形状のアームの内側から内方に突き出た複数本のピンで基板Ｗの周縁を下方から支持する。搬送アーム４４ａ，４４ｂは搬送ヘッド４８に搭載されている。搬送ヘッド４８は、図示省略の駆動機構によって鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿った昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能である。また、搬送ヘッド４８は、図示省略のスライド機構によって搬送アーム４４ａ，４４ｂを互いに独立して水平方向に進退移動させることができる。よって、搬送アーム４４ａ，４４ｂのそれぞれは、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。これにより、搬送ロボットＴＲ３は、２個の搬送アーム４４ａ，４４ｂをそれぞれ個別に基板載置部ＰＡＳＳ５，ＰＡＳＳ６、熱処理タワー４２に設けられた熱処理ユニット、現像処理部４１に設けられた５つの現像処理ユニットＳＤおよび熱処理タワー４３の基板載置部ＰＡＳＳ７，ＰＡＳＳ８に対してアクセスさせて、それらとの間で基板Ｗの授受を行うことができる。

次に、インターフェイスブロック５０について説明する。インターフェイスブロック５０は、現像処理ブロック４０に隣接して配置され、レジスト膜が塗布形成された未露光の基板Ｗを基板処理装置１とは別体の外部装置である露光ユニットＥＸＰに渡すとともに、露光済みの基板Ｗを露光ユニットＥＸＰから受け取って現像処理ブロック４０に渡す処理ブロックである。インターフェイスブロック５０は、露光ユニットＥＸＰとの間で基板Ｗの受け渡しを行うための搬送機構ＩＦＲの他に、レジスト膜が形成された基板Ｗの周縁部を露光する２つのエッジ露光ユニットＥＥＷと、現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３およびエッジ露光ユニットＥＥＷに対して基板Ｗを受け渡しする搬送ロボットＴＲ４とを備える。

エッジ露光ユニットＥＥＷは、図２に示すように、基板Ｗを略水平姿勢で吸着保持して略水平面内にて回転させるスピンチャック５６およびスピンチャック５６に保持された基板Ｗの周縁に光を照射して露光する光照射器５７などを備えている。２つのエッジ露光ユニットＥＥＷは、インターフェイスブロック５０の中央部に上下に積層配置されている。また、エッジ露光ユニットＥＥＷの下側には、基板送り用のセンドバッファＳＢＦ、基板戻し用のリターンバッファＲＢＦ、および、２つの基板載置部ＰＡＳＳ９，ＰＡＳＳ１０、が上下に積層配置されている。上側の基板載置部ＰＡＳＳ９は搬送ロボットＴＲ４から搬送機構ＩＦＲに基板Ｗを渡すために使用するものであり、下側の基板載置部ＰＡＳＳ１０は搬送機構ＩＦＲから搬送ロボットＴＲ４に基板Ｗを渡すために使用するものである。

リターンバッファＲＢＦは、何らかの障害によって現像処理ブロック４０が露光済みの基板Ｗの現像処理を行うことができない場合に、現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３で露光後ベーク処理を行った後に、その基板Ｗを一時的に収納保管しておくものである。一方、センドバッファＳＢＦは、露光ユニットＥＸＰが未露光の基板Ｗの受け入れをできないときに、露光処理前の基板Ｗを一時的に収納保管するものである。リターンバッファＲＢＦおよびセンドバッファＳＢＦはいずれも複数枚の基板Ｗを多段に収納できる収納棚によって構成されている。なお、リターンバッファＲＢＦに対しては搬送ロボットＴＲ４がアクセスを行い、センドバッファＳＢＦに対しては搬送機構ＩＦＲがアクセスを行う。

現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３に隣接して配置されている搬送ロボットＴＲ４は、基板Ｗを略水平姿勢で保持する搬送アーム５４ａ，５４ｂを上下に近接させて備えており、その構成および動作機構は搬送ロボットＴＲ１〜ＴＲ３と全く同じである。また、搬送機構ＩＦＲは、Ｙ軸方向の水平移動、昇降移動および鉛直方向に沿った軸心周りの回転動作が可能な可動台５２を備え、その可動台５２に基板Ｗを水平姿勢で保持する２つの保持アーム５３ａ，５３ｂを搭載している。保持アーム５３ａ，５３ｂは相互に独立して前後にスライド移動可能とされている。よって、保持アーム５３ａ，５３ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿った水平移動、昇降移動、水平面内の旋回動作および旋回半径方向に沿った進退移動を行う。

露光ユニットＥＸＰは、基板処理装置１にてレジスト塗布された露光前の基板Ｗを搬送機構ＩＦＲから受け取ってパターン露光処理を行う。露光ユニットＥＸＰにて露光処理の行われた基板Ｗは搬送機構ＩＦＲによって受け取られる。なお、露光ユニットＥＸＰは、投影光学系と基板Ｗとの間に屈折率の大きな液体（例えば、屈折率ｎ＝１．４４の純水）を満たした状態で露光処理を行う、いわゆる「液浸露光処理」に対応したものであっても良い。また、露光ユニットＥＸＰは、電子線露光やＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)露光など真空中で露光処理を行うものであっても良い。

次に、熱処理タワー４２に設けられているフラッシュベークユニットＦＬＢについて説明する。図５は、フラッシュベークユニットＦＬＢの要部構成を示す図である。フラッシュベークユニットＦＬＢは、露光処理および現像処理が終了した基板Ｗに対してフラッシュ光を照射してレジスト膜の整形を行う熱処理ユニットである。

フラッシュベークユニットＦＬＢは、基板Ｗを収容するチャンバー７０と、チャンバー７０内にて基板Ｗを載置して保持する保持プレート８１と、チャンバー７０から排気を行う排気部７７と、チャンバー７０内に不活性ガスを供給するガス供給部７４と、基板Ｗにフラッシュ光を照射するフラッシュ照射部６０と、を備えている。また、フラッシュベークユニットＦＬＢは、これらの各部を制御して露光後ベーク処理を実行させるユニットコントローラ９０を備える。

チャンバー７０は、フラッシュ照射部６０の下方に設けられており、基板Ｗを収容可能な筐体である。チャンバー７０の上部開口にはチャンバー窓６９が装着されて閉塞されている。チャンバー７０の側壁および底壁とチャンバー窓６９とによって囲まれる空間が熱処理空間６５として規定される。チャンバー７０の天井部を構成するチャンバー窓６９は、合成石英により形成された板状部材であり、フラッシュ照射部６０から出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５に透過する石英窓として機能する。合成石英は、波長３００ｎｍ以下の紫外域においても高い透過率を有する。

チャンバー７０の側壁には、基板Ｗの搬入および搬出を行うための搬送開口部６８が設けられている。搬送開口部６８は、図示を省略するシャッターによって開閉可能とされている。搬送開口部６８が開放されると、搬送ロボットＴＲ３によってチャンバー７０に対する基板Ｗの搬入および搬出が可能となる。また、搬送開口部６８が閉鎖されると、熱処理空間６５が外部との通気が遮断された密閉空間となる。

保持プレート８１は、冷却機構８２を内蔵した金属製（例えば、アルミニウム）の略円板形状の部材であり、チャンバー７０内にて基板Ｗを載置して水平姿勢（主面の法線方向が鉛直方向に沿う姿勢）に保持する。冷却機構８２としては、水冷管やペルチェ素子などを用いることができる。冷却機構８２は、少なくとも保持プレート８１のうちの載置する基板Ｗに対向する領域には均一な配設密度にて設けられている。このため冷却機構８２は、当該領域を均一に冷却することができる。冷却機構８２による冷却温度はユニットコントローラ９０によって制御されており、本実施形態では半導体製造技術分野における常温である２３℃を維持するように制御されている。

また、保持プレート８１の内部には熱電対を用いて構成された温度センサ８３が配設されている。温度センサ８３は保持プレート８１の上面近傍の温度を測定する。温度センサ８３による測定結果はユニットコントローラ９０に伝達される。温度センサ８３によって測定される保持プレート８１の温度が予め設定された所定温度（本実施形態では２３℃）となるように、冷却機構８２がユニットコントローラ９０によって制御される。すなわち、ユニットコントローラ９０は、温度センサ８３の測定結果に基づいて、保持プレート８１の温度をフィードバック制御する。なお、温度センサ８３は、保持プレート８１が載置する基板Ｗが対向する領域に複数設けるようにしても良い。

保持プレート８１の上面には、図示を省略する複数個（３個以上）のプロキシミティボールが配設されている。プロキシミティボールは、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の部材によって構成され、その上端が保持プレート８１の上面から微少量だけ突出する状態で配設される。このため、複数個のプロキシミティボールによって基板Ｗを支持したときには、基板Ｗの裏面と保持プレート８１の上面との間にいわゆるプロキシミティギャップと称される微小間隔が形成される。なお、保持プレート８１の上面にサセプタを設置し、そのサセプタを介して基板Ｗを支持するようにしても良い。

複数個のプロキシミティボールを介して保持プレート８１に載置された基板Ｗは、保持プレート８１によって常温（２３℃）に温調される。すなわち、基板Ｗの温度が常温よりも高温であれば、常温にまで冷却される。また、常温近傍の基板Ｗについては、そのまま基板Ｗを安定して常温に維持する。

保持プレート８１には、その上面に出没する複数本（本実施の形態では３本）のリフトピン８４が設けられている。３本のリフトピン８４の上端高さ位置は同一水平面内に含まれる。３本のリフトピン８４はエアシリンダ８５によって一括して鉛直方向に沿って昇降される。各リフトピン８４は、保持プレート８１に上下に貫通して設けられた挿通孔の内側に沿って昇降する。エアシリンダ８５が３本のリフトピン８４を上昇させると、各リフトピン８４の先端が保持プレート８１の上面から突出する。また、エアシリンダ８５が３本のリフトピン８４を下降させると、各リフトピン８４の先端が保持プレート８１の挿通孔の内部に埋入する。

ガス供給部７４は、チャンバー７０内に不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ_２）を供給する。ガス供給部７４は、窒素供給源７５とバルブ７６とを備えており、バルブ７６を開放することによってチャンバー７０内の熱処理空間６５に窒素ガスを供給する。なお、窒素供給源７５としては、基板処理装置１に設けられたタンクと送給ポンプなどによって構成するようにしても良いし、基板処理装置１が設置される工場の用力を用いるようにしても良い。

排気部７７は、排気装置７８およびバルブ７９を備えており、バルブ７９を開放することによってチャンバー７０内の雰囲気を排気する。排気装置７８としては、真空ポンプや基板処理装置１が設置される工場の排気ユーティリティを用いることができる。排気装置７８として真空ポンプを採用し、ガス供給部７４から何らのガス供給を行うことなく密閉空間である熱処理空間６５の雰囲気を排気すると、チャンバー７０内を真空雰囲気にまで減圧することができる。また、排気装置７８として真空ポンプを用いていない場合であっても、ガス供給部７４からガス供給を行うことなく排気を行うことにより、チャンバー７０内を大気圧よりも低い気圧に減圧することができる。

フラッシュ照射部６０は、チャンバー７０の上方に設けられている。フラッシュ照射部６０は、複数本のフラッシュランプＦＬからなる光源と、その光源の上方を覆うように設けられたリフレクタ６２と、を備えて構成される。フラッシュ照射部６０は、チャンバー７０内にて保持プレート８１に保持される基板Ｗに石英のチャンバー窓６９を介してフラッシュランプＦＬからフラッシュ光を照射する。

複数のフラッシュランプＦＬは、それぞれが長尺の円筒形状を有する棒状ランプであり、それぞれの長手方向が保持プレート８１に保持される基板Ｗの主面に沿って（つまり水平方向に沿って）互いに平行となるように平面状に配列されている。よって、フラッシュランプＦＬの配列によって形成される平面も水平面である。

図６は、フラッシュランプＦＬの駆動回路を示す図である。同図に示すように、コンデンサ９３と、コイル９４と、フラッシュランプＦＬと、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）９６とが直列に接続されている。また、図６に示すように、ユニットコントローラ９０は、パルス発生器９８および波形設定部９９を備えるとともに、入力部６７に接続されている。入力部６７としては、キーボード、マウス、タッチパネル等の種々の公知の入力機器を採用することができる。入力部６７からの入力内容に基づいて波形設定部９９がパルス信号の波形を設定し、その波形に従ってパルス発生器９８がパルス信号を発生する。

フラッシュランプＦＬは、その内部にキセノンガスが封入されその両端部に陽極および陰極が配設された棒状のガラス管（放電管）９２と、該ガラス管９２の外周面上に付設されたトリガー電極９１とを備える。コンデンサ９３には、電源ユニット９５によって所定の電圧が印加され、その印加電圧（充電電圧）に応じた電荷が充電される。また、トリガー電極９１にはトリガー回路９７から高電圧を印加することができる。トリガー回路９７がトリガー電極９１に電圧を印加するタイミングはユニットコントローラ９０によって制御される。

ＩＧＢＴ９６は、ゲート部にＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field effect transistor）を組み込んだバイポーラトランジスタであり、大電力を取り扱うのに適したスイッチング素子である。ＩＧＢＴ９６のゲートにはユニットコントローラ９０のパルス発生器９８からパルス信号が印加される。ＩＧＢＴ９６のゲートに所定値以上の電圧（Highの電圧）が印加されるとＩＧＢＴ９６がオン状態となり、所定値未満の電圧（Lowの電圧）が印加されるとＩＧＢＴ９６がオフ状態となる。このようにして、フラッシュランプＦＬを含む駆動回路はＩＧＢＴ９６によってオンオフされる。ＩＧＢＴ９６がオンオフすることによってフラッシュランプＦＬと対応するコンデンサ９３との接続が断続される。

コンデンサ９３が充電された状態でＩＧＢＴ９６がオン状態となってガラス管９２の両端電極に高電圧が印加されたとしても、キセノンガスは電気的には絶縁体であることから、通常の状態ではガラス管９２内に電気は流れない。しかしながら、トリガー回路９７がトリガー電極９１に高電圧を印加して絶縁を破壊した場合には両端電極間の放電によってガラス管９２内に電流が瞬時に流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。

本実施形態のフラッシュランプＦＬは、紫外域の波長成分を比較的多く含んだフラッシュ光を放射する。図７は、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の分光分布を示す図である。同図に示すように、本実施形態のフラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光は、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有する。また、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光は、分光分布にて波長５００ｎｍに対する波長３００ｎｍの相対強度が２０％以上である。図７に示すような分光分布は、ガラス管９２内に封入するキセノンガスの成分やガス圧の調整によって得ることができる。なお、ガラス管９２も波長３００ｎｍ以下の紫外域において高い透過率を有する合成石英にて形成するのが好ましい。

また、リフレクタ６２は、複数のフラッシュランプＦＬの上方にそれら全体を覆うように設けられている。リフレクタ６２の基本的な機能は、複数のフラッシュランプＦＬから出射されたフラッシュ光を熱処理空間６５の側に反射するというものである。リフレクタ６２はアルミニウム合金板にて形成されており、その表面（フラッシュランプＦＬに臨む側の面）はブラスト処理により粗面化加工が施されている。

ユニットコントローラ９０は、フラッシュベークユニットＦＬＢに設けられた上記の種々の動作機構を制御する。ユニットコントローラ９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、ユニットコントローラ９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えて構成される。ユニットコントローラ９０のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによってフラッシュベークユニットＦＬＢにおける処理が進行する。なお、ユニットコントローラ９０は、基板処理装置１の全体を管理するメインコントローラの下位コントローラとして設けられていても良い。

次に、上記の構成を有する基板処理装置１における基板処理の手順について説明する。ここでは、まず、基板処理装置１における全体の処理手順を簡単に説明した後、フラッシュベークユニットＦＬＢでの処理について説明する。

装置外部から未処理の基板ＷがキャリアＣに収納された状態でＡＧＶ等によってインデクサブロック１０に搬入される。続いて、インデクサブロック１０から未処理の基板Ｗの払い出しが行われる。具体的には、インデクサロボットＩＲが所定のキャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出し、上側の基板載置部ＰＡＳＳ１に載置する。基板載置部ＰＡＳＳ１に未処理の基板Ｗが載置されると、バークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー２２のいずれかの密着強化処理ユニットＡＨＬに搬送する。密着強化処理ユニットＡＨＬでは、ＨＭＤＳの蒸気雰囲気で基板Ｗを熱処理して基板Ｗの密着性を向上させる。密着強化処理の終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって取り出され、熱処理タワー２２，２３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送されて冷却される。

冷却された基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって冷却ユニットＣＰから下地塗布処理部２１のいずれかの塗布処理ユニットＢＲＣに搬送される。塗布処理ユニットＢＲＣでは、基板Ｗの表面に反射防止膜の塗布液が供給されて回転塗布される。

塗布処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって熱処理タワー２２，２３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送される。加熱ユニットＨＰにて基板Ｗが加熱されることによって、塗布液が乾燥されて基板Ｗ上に下地の反射防止膜が焼成される。その後、搬送ロボットＴＲ１によって加熱ユニットＨＰから取り出された基板Ｗは熱処理タワー２２，２３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送されて冷却される。冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ１によって基板載置部ＰＡＳＳ３に載置される。

次に、反射防止膜が形成された基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ３に載置されると、レジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー３２，３３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送して所定温度に温調する。続いて、搬送ロボットＴＲ２が温調済みの基板Ｗをレジスト塗布処理部３１のいずれかの塗布処理ユニットＳＣに搬送する。塗布処理ユニットＳＣでは、基板Ｗの表面にフォトレジストの塗布液が回転塗布されてレジスト膜が形成される。本実施形態においては、フォトレジストとして化学増幅型レジストが使用される。

レジスト塗布処理が終了した後、塗布処理ユニットＳＣから搬出された基板Ｗは搬送ロボットＴＲ２によって熱処理タワー３２，３３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送される。加熱ユニットＨＰにて基板Ｗが加熱(Post Applied Bake)されることによって、塗布液が乾燥されて基板Ｗ上にレジスト膜が形成される。その後、搬送ロボットＴＲ２によって加熱ユニットＨＰから取り出された基板Ｗは熱処理タワー３２，３３のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送されて冷却される。冷却後の基板Ｗは搬送ロボットＴＲ２によって基板載置部ＰＡＳＳ５に載置される。

塗布後ベーク処理が終了した基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ５に載置されると、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３がその基板Ｗを受け取ってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ７に載置する。そして、基板載置部ＰＡＳＳ７に載置された基板Ｗはインターフェイスブロック５０の搬送ロボットＴＲ４によって受け取られ、上下いずれかのエッジ露光ユニットＥＥＷに搬入される。エッジ露光ユニットＥＥＷにおいては、基板Ｗの端縁部の露光処理（エッジ露光処理）が行われる。エッジ露光処理が終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ４によって基板載置部ＰＡＳＳ９に載置される。そして、基板載置部ＰＡＳＳ９に載置された基板Ｗは搬送機構ＩＦＲによって受け取られ、露光ユニットＥＸＰに搬入され、パターン露光処理に供される。本実施形態では化学増幅型レジストを使用しているため、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜のうち露光された部分では光化学反応によって酸が生成する。

パターン露光処理が終了した露光済みの基板Ｗは露光ユニットＥＸＰから再びインターフェイスブロック５０に戻され、搬送機構ＩＦＲによって基板載置部ＰＡＳＳ１０に載置される。露光後の基板Ｗが基板載置部ＰＡＳＳ１０に載置されると、搬送ロボットＴＲ４がその基板Ｗを受け取って現像処理ブロック４０の熱処理タワー４３のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送する。熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰでは、露光時の光化学反応によって生じた生成物を酸触媒としてレジストの樹脂の化学反応を進行させ、現像液に対する溶解度を露光部分のみ局所的に変化させるための露光後ベーク処理(Post-Exposure-Bake)が行われる。

露光後ベーク処理が終了した基板Ｗが加熱ユニットＨＰ内部の機構によって冷却されることにより、上記化学反応が停止する。続いて基板Ｗは、搬送ロボットＴＲ４によって熱処理タワー４３の加熱ユニットＨＰから取り出され、基板載置部ＰＡＳＳ８に載置される。

基板載置部ＰＡＳＳ８に基板Ｗが載置されると、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３がその基板Ｗを受け取って熱処理タワー４２のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送する。冷却ユニットＣＰにおいては、露光後ベーク処理が終了した基板Ｗがさらに冷却され、所定温度に正確に温調される。その後、搬送ロボットＴＲ３は、冷却ユニットＣＰから基板Ｗを取り出して現像処理部４１のいずれかの現像処理ユニットＳＤに搬送する。現像処理ユニットＳＤでは、基板Ｗに現像液を供給して現像処理を進行させる。やがて現像処理が終了した後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ３によって熱処理タワー４２のいずれかの加熱ユニットＨＰに搬送され、レジスト膜を完全に乾燥させるためのハードベーク処理(HB:Hard-Bake)が行われる。さらにその後、ハードベーク処理の終了した基板Ｗは搬送ロボットＴＲ３によって加熱ユニットＨＰから取り出され、熱処理タワー４２のフラッシュベークユニットＦＬＢに搬送される。詳細は後述するが、フラッシュベークユニットＦＬＢでは、露光処理および現像処理によってパターンが形成された基板Ｗにフラッシュ光を照射してレジスト膜を加熱し、そのレジスト膜の形状を整える。搬送ロボットＴＲ３によってフラッシュベークユニットＦＬＢから取り出された基板Ｗは熱処理タワー４２のいずれかの冷却ユニットＣＰに搬送されて冷却される。

その後、基板Ｗは搬送ロボットＴＲ３によって冷却ユニットＣＰから取り出されて基板載置部ＰＡＳＳ６に載置される。基板載置部ＰＡＳＳ６に載置された基板Ｗは、レジスト塗布ブロック３０の搬送ロボットＴＲ２によってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ４に載置される。さらに、基板載置部ＰＡＳＳ４に載置された基板Ｗは、バークブロック２０の搬送ロボットＴＲ１によってそのまま基板載置部ＰＡＳＳ２に載置されることにより、インデクサブロック１０に格納される。基板載置部ＰＡＳＳ２に載置された処理済みの基板ＷはインデクサロボットＩＲによって所定のキャリアＣに収納される。その後、所定枚数の処理済み基板Ｗが収納されたキャリアＣが装置外部に搬出されて一連のフォトリソグラフィー処理が完了する。

フラッシュベークユニットＦＬＢでの処理についてさらに説明を続ける。以下に説明するフラッシュベークユニットＦＬＢの処理手順は、ユニットコントローラ９０がフラッシュベークユニットＦＬＢの各動作機構を制御することにより進行する。

まず、図示省略のシャッターが開いて搬送開口部６８が開放され、現像処理ブロック４０の搬送ロボットＴＲ３によってハードベーク処理後の基板Ｗがチャンバー７０内に搬入される。搬入される基板Ｗの表面には、露光処理および現像処理によってパターン形成のなされたレジスト膜が形成されている。このレジスト膜の厚さは１００ｎｍ以下である。基板Ｗを保持した搬送ロボットＴＲ３の搬送アーム４４ｂ（または４４ａ）が搬送開口部６８からチャンバー７０内に進入し、保持プレート８１の直上にて停止する。続いて、３本のリフトピン８４が上昇して搬送アーム４４ｂから基板Ｗを受け取る。その後、搬送ロボットＴＲ３の搬送アーム４４ｂがチャンバー７０から退出するとともに、搬送開口部６８が閉鎖されることによってチャンバー７０内の熱処理空間６５が密閉空間とされる。

また、搬送ロボットＴＲ３の搬送アーム４４ｂが退出した後、露光後の基板Ｗを支持する３本のリフトピン８４が下降して保持プレート８１の挿通孔の内部に埋入する。リフトピン８４が下降する過程において、基板Ｗはリフトピン８４から保持プレート８１の上面に渡され、その上面に水平姿勢にて載置・保持される。

熱処理空間６５が密閉空間とされて基板Ｗが保持プレート８１に保持された後、ユニットコントローラ９０の制御によりフラッシュ照射部６０のフラッシュランプＦＬから保持プレート８１に保持された基板Ｗの表面に向けてフラッシュ光が照射される。このときには、ガス供給部７４および排気部７７によってチャンバー７０内の雰囲気が窒素雰囲気に置換されていても良い。また、保持プレート８１に保持された基板Ｗは概ね常温に温調されている。

フラッシュランプＦＬがフラッシュ光照射を行うに際しては、予め電源ユニット９５によってコンデンサ９３に電荷を蓄積しておく。そして、コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にて、ユニットコントローラ９０のパルス発生器９８からＩＧＢＴ９６にパルス信号を出力してＩＧＢＴ９６をオンオフ駆動する。

パルス信号の波形は、パルス幅の時間（オン時間）とパルス間隔の時間（オフ時間）とをパラメータとして順次設定したレシピを入力部６７から入力することによって規定することができる。このようなレシピをオペレータが入力部６７からユニットコントローラ９０に入力すると、それに従ってユニットコントローラ９０の波形設定部９９はオンオフを繰り返すパルス波形を設定する。そして、波形設定部９９によって設定されたパルス波形に従ってパルス発生器９８がパルス信号を出力する。その結果、ＩＧＢＴ９６のゲートにはオンオフを繰り返すパルス信号が印加され、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動が制御されることとなる。具体的には、ＩＧＢＴ９６のゲートに入力されるパルス信号がオンのときにはＩＧＢＴ９６がオン状態となり、パルス信号がオフのときにはＩＧＢＴ９６がオフ状態となる。

また、パルス発生器９８から出力するパルス信号がオンになるタイミングと同期してユニットコントローラ９０がトリガー回路９７を制御してトリガー電極９１に高電圧（トリガー電圧）を印加する。コンデンサ９３に電荷が蓄積された状態にてＩＧＢＴ９６のゲートにパルス信号が入力され、かつ、そのパルス信号がオンになるタイミングと同期してトリガー電極９１に高電圧が印加されることにより、パルス信号がオンのときにはガラス管９２内の両端電極間で必ず電流が流れ、そのときのキセノンの原子あるいは分子の励起によって光が放出される。

このように、回路中にスイッチング素子たるＩＧＢＴ９６を接続してそのゲートにオンオフを繰り返すパルス信号を出力することにより、コンデンサ９３からフラッシュランプＦＬへの電荷の供給をＩＧＢＴ９６によって断続してフラッシュランプＦＬに流れる電流を制御している。その結果、いわばフラッシュランプＦＬの発光がチョッパ制御されることとなり、コンデンサ９３に蓄積された電荷が分割して消費され、極めて短い時間の間にフラッシュランプＦＬが点滅を繰り返す。但し、フラッシュランプＦＬに流れる電流値が完全に”０”になる前に次のパルスがＩＧＢＴ９６のゲートに印加されて電流値が再度増加するため、フラッシュランプＦＬが点滅を繰り返している間も発光出力が完全に”０”になるものではない。従って、比較的間隔の短いパルス信号がＩＧＢＴ９６に出力されているときには、その間フラッシュランプＦＬが連続して発光していることとなる。

パルス信号の波形は、パルス幅の時間およびパルス間隔の時間を規定することによって任意に設定することができる。このため、ＩＧＢＴ９６のオンオフ駆動も任意に制御することができ、パルス信号の波形を適宜に設定することにより、フラッシュランプＦＬの発光時間を０．１ミリ秒〜１０００ミリ秒の範囲で調整することができる。フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光の一部は直接にチャンバー７０内へと向かい、他の一部は一旦リフレクタ６２により反射されてからチャンバー７０内へと向かう。このようなフラッシュ光の照射によって、基板Ｗの表面がフラッシュ加熱される。

図８は、フラッシュ光照射によって基板Ｗの表面が加熱される様子を説明する模式図である。基板Ｗの表面にはレジスト膜５が形成され、そのレジスト膜５は上述のパターン露光処理および現像処理によってパターンが形成されている。但し、現像処理後のレジスト膜５には、露光時の僅かな光強度のバラツキやレジスト材料の不均一性などに起因してパターンの線幅が凹凸にずれる現象（ＬＷＲ）が生じていることもある。

ここで、図７に示したように、本実施形態のフラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光は、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するとともに、波長５００ｎｍに対する波長３００ｎｍの相対強度が２０％以上である。すなわち、フラッシュランプＦＬから放射されるフラッシュ光には、紫外域の波長成分が比較的多く含まれている。

また、フラッシュ光を透過する石英窓として機能するチャンバー窓６９は、波長３００ｎｍ以下の紫外域においても高い透過率を有する合成石英にて形成されている。従って、フラッシュランプＦＬから放射されたフラッシュ光に含まれる紫外域の成分はほとんどチャンバー窓６９を透過し、チャンバー７０内にて保持プレート８１に保持された基板Ｗの表面には、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するとともに、分光分布にて波長５００ｎｍに対する波長３００ｎｍの相対強度が２０％以上であるフラッシュ光が照射される。

基板Ｗの表面に形成されているレジスト膜５は、可視光に対しては透明である一方、紫外線に対しては不透明である。すなわち、レジスト膜５は、可視光を透過するものの、紫外線は吸収する。従来より使用されている典型的なフラッシュランプでは、放射するフラッシュ光に主として可視光域の成分を含んでいる。このような可視光域を主成分とするフラッシュ光が基板Ｗに照射されると、フラッシュ光はレジスト膜５を透過して基板Ｗに到達して吸収されることとなる。その結果、フラッシュ光照射時には、まず基板Ｗとレジスト膜５との界面が昇温し、その熱がレジスト膜５に伝わってレジスト膜５が加熱される。そうすると、基板Ｗに既に形成されているデバイス構造等に熱的なダメージを与えるおそれがある。

本実施形態においては、紫外域の波長成分が多く含まれているフラッシュ光が基板Ｗの表面に照射される。このため、フラッシュ光は、レジスト膜５を透過すること無く、レジスト膜５によって吸収されることとなる。その結果、フラッシュ光照射時には、レジスト膜５の表層部が直接加熱されることとなる一方、基板Ｗ自体はほとんど昇温しない。すなわち、フラッシュ光照射によってレジスト膜５の表層部のみが選択的に加熱されるのである。

図９は、フラッシュ光照射後の基板Ｗの表面の様子を説明する模式図である。基板Ｗの表面に形成されたレジスト膜５が紫外域の波長成分を多く含む照射時間が０．１ミリ秒〜１０００ミリ秒のフラッシュ光の照射によって所定温度以上に昇温されることにより、レジスト膜５の表面形状が平坦化されてパターンの線幅が凹凸にずれる現象が解消される。一方、フラッシュ光照射時にも基板Ｗ自体はほとんど昇温しないため、基板Ｗに既に形成されているデバイス構造等に熱的なダメージを与えることも防止される。

フラッシュ光照射が終了した後、３本のリフトピン８４が上昇し、保持プレート８１に載置されていた基板Ｗを突き上げて保持プレート８１から離間させる。その後、搬送開口部６８が再び開放され、搬送ロボットＴＲ３の搬送アーム４４ａ（または４４ｂ）が搬送開口部６８からチャンバー７０内に進入して基板Ｗの直下で停止する。続いて、リフトピン８４が下降することによって、基板Ｗがリフトピン８４から搬送アーム４４ａに渡される。そして、基板Ｗを受け取った搬送ロボットＴＲ３の搬送アーム４４ａがチャンバー７０から退出することにより、基板Ｗがチャンバー７０から搬出され、フラッシュベークユニットＦＬＢにおけるフラッシュ加熱処理が完了する。

本実施形態においては、表面にレジスト膜５が形成されてパターン露光処理および現像処理が行われた基板Ｗに対して、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するとともに、分光分布にて波長５００ｎｍに対する波長３００ｎｍの相対強度が２０％以上であるフラッシュ光を照射している。このような紫外域の波長成分が多く含まれるフラッシュ光を照射することにより、可視光を透過するレジスト膜５もフラッシュ光を吸収して昇温し、下地の基板Ｗを加熱することなくレジスト膜５の表層部分のみを選択的に加熱することができる。これにより、基板Ｗのデバイス構造等に熱的なダメージを与えることなく、レジスト膜５の表層部分を平坦化してパターンの線幅が凹凸にずれる現象を解消することができる。

また、本実施形態のフラッシュランプＦＬは、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射するものであるため、フラッシュランプＦＬ自体には多大なコストは要さない。従って、本実施形態のフラッシュランプＦＬによってフラッシュ光照射を行えば、著しいコストの上昇を抑制しつつ、レジスト膜５のみを選択的に加熱することができる。

また、従来より紫外線を放射する光源として広く用いられている水銀灯などに比べて、本実施形態のフラッシュランプＦＬでは、照射の安定性に優れるとともに、ＩＧＢＴ９６によって発光回数・発光時間などの照射条件を容易に調整することができる。よって、レジスト膜５を加熱して表層部分を平坦化するのに最適な条件が見出しやすくなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、ＩＧＢＴ９６によってフラッシュランプＦＬの発光を制御するようにしていたが、ＩＧＢＴ９６は必ずしも必須の要素ではない。ＩＧＢＴ９６を用いなくても、コンデンサ９３への印加電圧やコイル９４のインダクタンスによってフラッシュランプＦＬの照射条件を調整することができる。

また、上記実施形態においては、ハードベーク処理後の基板Ｗに対してフラッシュ光照射を行っていたが、ハードベーク処理は必ずしも必須の処理ではない。或いは、フラッシュベークユニットＦＬＢでのフラッシュ加熱によって、ハードベーク処理も併せて行うようにしても良い。

また、本発明に係る熱処理技術によって加熱の対象となるのはレジスト膜５に限定されるものではなく、他の炭素原子を含む膜、例えば層間絶縁膜であっても良い。

また、本発明に係る熱処理技術によって処理対象となる基板Ｗは半導体ウェハーに限定されるものではなく、液晶表示装置などに用いるガラス基板や太陽電池用の基板であっても良い。

１ 基板処理装置
５ レジスト膜
１０ インデクサブロック
２０ バークブロック
３０ レジスト塗布ブロック
４０ 現像処理ブロック
５０ インターフェイスブロック
６０ フラッシュ照射部
６５ 熱処理空間
６９ チャンバー窓
７０ チャンバー
８１ 保持プレート
９０ ユニットコントローラ
９６ ＩＧＢＴ
ＦＬ フラッシュランプ
ＦＬＢ フラッシュベークユニット
Ｗ 基板

Claims (2)

1. 表面にレジスト膜が形成されて露光処理および現像処理が行われた基板にフラッシュ光を照射して当該レジスト膜を加熱する熱処理方法であって、
   露光処理後の前記基板をチャンバー内に収容する収容工程と、
   前記チャンバー内に収容された前記基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射して前記レジスト膜の表層部分を平坦化するフラッシュ照射工程と、
   を備えることを特徴とする熱処理方法。
2. 表面にレジスト膜が形成されて露光処理および現像処理が行われた基板にフラッシュ光を照射して当該レジスト膜を加熱する熱処理装置であって、
   露光処理後の前記基板を収容するチャンバーと、
   前記チャンバー内に収容された前記基板の表面に、分光分布にて波長２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にピークを有するフラッシュ光を照射して前記レジスト膜の表層部分を平坦化するフラッシュランプと、
   を備えることを特徴とする熱処理装置。

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