JP6447328B2

JP6447328B2 - 加熱装置

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Publication number: JP6447328B2
Application number: JP2015078687A
Authority: JP
Inventors: 大塚　幸信; 幸信大塚; 寛三加藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-04-07
Also published as: JP2016201399A

Description

本発明は、塗布膜が形成された基板を、筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱処理する技術に関する。

半導体製造におけるレジストパターン形成工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）や、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用のガラス基板に対して塗布膜を塗布し、その後基板を加熱処理するプロセスがある。加熱処理は塗布膜中に残留している溶剤を乾燥させ、また架橋剤の架橋反応を促進させるために行われる。

加熱処理が行われる装置としては、外部の搬送機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部と、この受け渡し部の後方側に設けた加熱板と、を処理容器内に設け、加熱板の後方側に設けられた排気口から排気することで、受け渡し部側から加熱板側に気流を形成する装置が知られている。

加熱処理を行うことで塗布膜から昇華物が発生するが、昇華物が多い場合には、加熱装置の排気量を十分にとらないと加熱装置の処理雰囲気から外部に昇華物が流出しやすい。一方で環境汚染防止の観点から、工場排気量の削減が要請され、このため工場内の各セクションに割り当てられる許容排気量が抑えられる傾向にある。従って昇華物の流出を抑える手法として、加熱装置内の排気量を多くする手法は採用しにくい。

特許文献１では、基板をホットプレート上で加熱処理し、加熱処理後はホットプレートに隣接するクールプレートに搬送する構成において、加熱処理中は両プレートの上方領域の間をシャッタにより閉じ、加熱処理後はシャッタを下降させて上方領域同士を連通させる技術が記載されている。そしてこの技術においては、搬送機構が加熱処理後の基板をホットプレートの上方で保持したまま待機し、昇華物の発生が抑えられる温度まで基板が冷却されてから、搬送機構をクールプレート側に移動させている。しかしこの手法は、長い待機時間を必要とするので、スループットの低下の要因になる。

特許５２２０５１７号公報（図２１、段落０１０５、０１０６、０１０９等）

本発明は、このような事情においてなされたものであり、その目的は、塗布膜が形成された基板を筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱処理を行うにあたり、筐体からの昇華物の漏洩を抑制できる技術を提供することにある。

このため本発明の加熱装置は、
塗布膜が形成された基板を、筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱部により加熱処理する加熱装置において、
前記筐体内にて前記載置台の前方に設けられ、外部の移載機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部と、
前記筐体内を排気して前記受け渡し部側から前記載置台の上方領域に向かう気流を形成するために、前記載置台の後方に設けられている排気口と、
前記受け渡し部と前記載置台との間で基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送機構により加熱処理後の基板を載置台から受け渡し部側に向かって搬送するときに、前記載置台上の基板の載置領域よりも受け渡し部側の位置において、前記受け渡し部側と載置台側との間を流れる気流を遮断するための気流遮断機構と、
前記載置台上の基板が臨む処理空間と前記筐体の天井部との間を仕切り、前記受け渡し部側から載置台の後方側に向かう気流を、前記処理空間とその上方側領域とに分流するための仕切り部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、塗布膜が形成された基板を筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱処理を行うにあたり、筐体内にて載置台の前方に外部の移載機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部を設け、この受け渡し部側から載置台の上方領域に向かう気流を形成している。また加熱処理後の基板を搬送機構により載置台から受け渡し部側に向かって搬送するときに、載置台上の基板の載置領域よりも受け渡し部側の位置において、気流遮断機構により受け渡し部側と載置台側との間を流れる気流を遮断している。遮断された気流は基板の搬送用の空間を介して流れようとするため、搬送中の基板表面が気流により吹き払われる状態となり、基板表面の昇華物が除去される。これにより昇華物が基板と共に筐体から搬出されることを防止できるので、筐体からの昇華物の漏洩を抑制できる。

本発明の加熱装置が組み込まれた塗布、現像装置の一例を示す外観斜視図である。塗布、現像装置の一部を示す概略斜視図である。本発明の第1の実施形態に係る加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断正面図である。加熱装置に設けられる搬送機構を示す平面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。熱処理の時間とウエハ温度との関係を示す特性図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置の作用を示す説明図である。加熱装置の作用を示す説明図である。加熱装置を示す縦断側面図である。本発明の第２の実施形態に係る加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置に設けられるシャッタを示す正面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。本発明の第３の実施形態に係る加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置を示す縦断側面図である。加熱装置の作用を示す説明図である。加熱装置の他の例を示す縦断側面図である。

（第１の実施形態）
先ず本発明の加熱装置が組み込まれる塗布、現像装置の一例について図１及び図２を参照して簡単に説明する。図１は塗布、現像装置１を示す外観斜視図、図２はその一部を示す概略斜視図である。塗布、現像装置１は、複数枚のウエハＷが収納されたキャリアＣが搬入出されると共に、処理ブロックＢ２との間でウエハＷの受け渡しを行うためのキャリアブロックＢ１を備えている。処理ブロックＢ２はウエハＷに液処理を行う単位ブロックＤ１〜Ｄ６を積層して構成され、各単位ブロックＤ１〜Ｄ６は概ね同様に構成されている。各単位ブロックＤ１〜Ｄ６では、反射防止膜形成処理（ＢＣＴ）、レジスト膜形成処理（ＣＯＴ）、現像処理（ＤＥＶ）が夫々実施される。

図２に代表して単位ブロックＤ１の構成を示す。単位ブロックＤ１は、長さ方向（Ｙ方向）に伸びるメインアームＡ１（外部の移載機構に相当する）の搬送領域１２を備えている。また反射防止膜の薬液をウエハＷに塗布する液処理部を備えた液処理モジュール１３と、後述する加熱装置を含む加熱・冷却系の処理部を多段に備えた加熱・冷却系モジュール１４とが、搬送領域１２を介して互いに対向するように設けられている。さらに処理ブロックＢ２は、各単位ブロックＤ１〜Ｄ６同士の間でウエハＷの受け渡しを行うと共に、インターフェイスブロックＢ３との間でウエハＷの受け渡しを行うように構成される。

メインアームＡ１は、液処理モジュール１３及び加熱、冷却系モジュール１４の各処理部、キャリアブロックＢ１及びインターフェイスブロックＢ３との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。このため例えばウエハＷの保持部材１５が、基台１６に沿って進退移動すると共に、基台１６が鉛直軸周りに回転自在、図示しないガイドレールに沿ってＹ方向に移動自在、フレーム１７に沿って昇降自在に構成される。保持部材１５は例えば２枚設けられており、その内周面の例えば４箇所に形成された爪部１５１により、ウエハＷの外縁裏面を保持するように構成されている。

続いて本発明に係る加熱装置の第１の実施形態として、例えば反射防止膜形成用の薬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の表面に反射防止膜を形成する加熱装置について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は当該実施形態に係る加熱装置２の縦断側面図、図４はその縦断正面図である。

加熱装置２は筺体２０を備えており、筐体２０の長さ方向を前後方向（図３中Ｘ方向）、その幅方向を左右方向（図３中Ｙ方向）とすると、筺体２０の前後方向の手前側の側壁にはウエハＷの搬送口２１が開口されている。加熱装置２を塗布、現像装置１に組み込む場合には、搬送口２１が搬送領域１２に臨むように設けられる。一方筐体２０の前後方向の奥側の側壁には排気口２２が形成され、この排気口２２は排気路２３を介して図示しない吸引排気機構に接続されている。筺体２０内の下部には基台２４が設けられており、この基台２４により筐体２０の内部は上下に区画されている。

筐体２０内の手前側には、受け渡し部を兼用する搬送機構３が設けられている。搬送機構３は、図３及び図５に示すように、その上にウエハＷが載置される冷却プレート３１と、この冷却プレート３１を移動させる移動機構３２とを備えている。冷却プレート３１は基台２４上に配置され、例えばウエハＷと同じか、ウエハＷよりも僅かに大きく形成された略円板状体であり、その外縁部の例えば４箇所にはメインアームＡ１の爪部１５１を通過させるための切欠部３１１が形成されている。また後述する支持ピンの通過領域を形成するためのスリット３１２も形成されている。

冷却プレート３１は冷却機構を備えており、冷却プレート３１に載置されたウエハＷが粗冷却されるようになっている。例えば冷却機構は冷却プレート３１の裏面側に温度調節水を流すための図示しない冷却流路（不図示）により構成される。移動機構３２は例えばボールネジ機構３３を備え、基台２４よりも下方側に設けられた、前後方向に伸びるガイドレール３４に沿って移動自在に構成されている。また基台２４には移動機構３２が移動する領域に切欠部２５が形成されている。図４にはボールネジ機構３３の一部を示している。

こうして冷却プレート３１は、メインアームＡ１との間でウエハＷの受け渡しを行うための位置でもある前方位置（図３に示す位置）と、後述する加熱板に対してウエハＷを受け渡す後方位置との間で前後方向に移動自在に構成されている。例えばメインアームＡ１から冷却プレート３１にウエハＷを受け渡すときには、メインアームＡ１を搬送口２１から筐体２０内に進入させ、前方位置にある冷却プレート３１の上方側に配置する。そして爪部１５１が切欠部３１１を通過するようにメインアームＡ１を下降させて、爪部１５１上のウエハＷを冷却プレート３１に受け渡す。

一方冷却プレート３１からウエハＷを受け取るときには、先ずメインアームＡ１を前方位置の下方側に位置させた状態で、冷却プレート３１を前方位置に移動する。そして冷却プレート３１の下方側から、爪部１５１が切欠部３１１を通過するようにメインアームＡ１を上昇させて、冷却プレート３１上のウエハＷを爪部１５１により受け取る。このように搬送機構３及びメインアームＡ１は、前方位置においてウエハＷの受け渡しを行うことができるように、保持部材１５１や移動機構３２等の形状が設定されている。

筐体２０内の搬送機構３の奥側には、シャッタ４及び加熱板５が手前側からこの順に設けられている。先ず加熱板５について説明すると、この加熱板５はウエハＷを載置して加熱するためのものであり、載置台と加熱部とを兼用するものである。加熱板５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、その内部には例えば抵抗発熱体等よりなる不図示の加熱部が埋め込まれている。この例では加熱板５の表面は基台２４上に露出すると共に、その側面及び底面は基台２４より下方側に位置し、これら側面及び底面は区画部材５１により囲まれるように構成されている。

また加熱板５の上方側は、加熱板５上のウエハＷが臨む処理空間５２と筐体２０の天井部２０１との間を仕切る仕切り部材５３により囲まれている。この仕切り部材５３は、図４に示すように、処理空間５２と天井部２０１との間を仕切る水平な上板５３１と、搬送機構３側から見て、この上板５３１の両側に設けられた垂直な側板５３２とを備えて縦断面コ字型に形成されている。即ち手前側がウエハＷを搬入出するための処理空間５２の入り口５２１として開口すると共に、この入り口５２１と対向する領域も気流の通り道をなす開口部５２２とされている。例えば筐体２０の排気口２２はこの開口部５２２に臨むように形成される。

さらに加熱板５には、複数本例えば３本の支持ピン５５が区画部材５１の下方側に設けられた昇降機構５５１により昇降自在に設けられており、この支持ピン５５は加熱板５及び区画部材５１に夫々穿孔された孔５１１、５１２を介して、加熱板５上に突没自在に構成されている。

続いてシャッタ４について説明する。このシャッタ４は、搬送機構３から見て処理空間５２の入り口５２１の開口面積を調整する気流調整部材をなすものであり、例えば正面形状が入り口５２１よりも大きい四角形の板状体より形成される。またシャッタ４は、処理空間５２へのウエハＷの搬入出を妨げないように、入り口５２１の側方に設けられた昇降機構４１と、シャッタ４の例えば側面下部に設けられた接続部４１１を介して接続されている。そして昇降機構４１によって、図３に示す下方側の処理位置と、図４に示す上方側の開放位置との間で昇降自在に構成され、その高さ位置に応じて入り口５２１の開口面積が調整されるようになっている。処理位置とはウエハＷを加熱板５に載置して熱処理するときの位置であって、入り口５２１の開口面積が最も小さい高さ位置、開放位置とは入り口５２１の開口面積が最も大きい高さ位置である。

シャッタ４は、図３に示す処理位置にあるときには、例えばシャッタ４の下縁が入り口５２１の下端よりも僅か上方側に位置し、入り口５２１の下部側が僅かに開口するようにその大きさや位置が設定される。また図４に示す開放位置にあるときには、例えばシャッタ４の上縁が筐体２０の天井部２０１よりも僅か下方側に位置するように、即ちシャッタ４と天井部２０１との間に僅かな開口が形成されるようにその大きさや位置が設定される。

筐体２０内を排気口２２を介して吸引排気すると、搬送領域１２の雰囲気が搬送口２１を介して筐体２０内に取り込まれ、搬送口２１から加熱板５の上方領域に向かう気流（一方向流）が形成される。そしてこの気流は、仕切り部材５３の下方側の処理空間５２と、その上方側領域５４とに分流されて排気口２２に向かって流れて行く。またシャッタ４の高さ位置によって入り口５２１の開口面積が調整されるため、気流の風向きが変更され、筐体２０内の気流の分流の程度、即ち仕切り部材５３より下方側の処理空間５２側へ向かう通流量と、その上方側領域５４へ向かう通流量とが調整される。

シャッタ４が下方側にあって入り口５２１の開口面積が小さい場合には、搬送口２１側から処理空間５２へ向かう気流がシャッタ４によって遮断される程度が大きくなる一方、上方側領域５４へ向かう気流については遮断される程度が小さい。このため処理空間５２へ向かう気流が少なく、上方側領域５４に向かう気流が多くなる。またシャッタ４が上方側にあって入り口５２１の開口面積が大きい場合には、搬送口２１側から処理空間５２へ向かう気流については遮断される程度が小さくなる一方、上方側領域５４へ向かう気流の流れが遮断される程度が大きい。このため処理空間５２へ向かう気流が多く、上方側領域５４に向かう気流が少なくなる。このようにシャッタ４は、加熱板５よりも搬送口２１側の位置において、前方位置にある搬送機構３（受け渡し部）側と加熱板５２（載置台）側との間を流れる気流を遮断するための気流遮断機構に相当する。

上述の塗布、現像装置１は制御部１００を備えている。この制御部１００は、例えばコンピュータからなるプログラム格納部を有しており、プログラム格納部には後述するような加熱装置２の作用を含む塗布、現像装置１の作用が実施されるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納される。そしてこのプログラムが制御部１００に読み出されることにより、制御部１００は塗布、現像装置１の作用を制御する。なおこのプログラムは、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などの記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。

続いて本発明の加熱装置２の作用を説明するが、その説明に先立って塗布、現像装置１におけるウエハＷの流れについて簡単に説明する。先ずウエハＷはキャリアブロックＢ１から単位ブロックＤ１、Ｄ２に受け渡され、反射防止膜形成処理が実施される。即ちウエハＷは液処理部にて反射防止膜形成用の薬液が塗布された後、メインアームＡ１、Ａ２（Ａ２は図示せず）により加熱装置２に搬送され、後述の加熱処理が行われる。続いてウエハＷは図示しない冷却装置にて冷却された後、単位ブロックＤ３、Ｄ４に受け渡されて、反射防止膜の上にレジスト膜を形成する処理が実施される。即ち液処理部にてレジスト液が塗布された後、加熱装置２にて加熱され、次いでウエハＷは冷却された後、インターフェイスブロックＢ３を介して露光装置Ｂ４に搬送される。露光処理後のウエハＷは、インターフェイスブロックＢ３を介して単位ブロックＤ５、Ｄ６に搬送され、所定の現像処理を施される。その後ウエハＷは、キャリアブロックＢ１の例えば元のキャリアＣに戻されて塗布、現像処理が完了する。

次に当該加熱装置２の作用について図６〜図１３を参照しながら説明する。外部の移載機構をなすメインアームＡ１により、表面に反射防止膜形成用の薬液が塗布されたウエハＷが筐体２０内に搬入されると、既述のように前方位置にある搬送機構３の冷却プレート３１に受け渡される。この状態を図６に示すが、筐体２０内は排気口２２を介して一定の排気流量で排気されており、シャッタ４は開放位置にある。従って筐体２０内には搬送口２１から搬送領域１２の雰囲気が取り込まれ、搬送機構３側から加熱板５の後方側に向かう気流が形成されている。またシャッタ４が開放位置にあることから、処理空間５２へ向かう気流が多く、上方側領域５４に向かう気流が少ない状態である。

次いで搬送機構３によりウエハＷを加熱板５に向けて搬送するが、このときまでに加熱板５の表面は例えば１３０℃に加熱されている。冷却プレート３１を後方位置に移動させると、支持ピン５５が冷却プレート３１のスリット３１２を介して上昇して冷却プレート３１上のウエハＷの裏面を持ち上げる。次いで冷却プレート３１を退行させてから支持ピン５５を下降させることにより、加熱板５上にウエハＷを受け渡す。こうして冷却プレート３１が前方位置に戻ると、図７に示すようにシャッタ４を処理位置に下降させ、加熱処理を開始する。

図８に熱処理の時間とウエハ温度との関係を示す。時刻ｔ０にて加熱板５にウエハＷが載置されると、ウエハＷの温度は急激に上昇し、温度ａ１にて架橋が開始される。そして反射防止膜の形成は熱処理の初期から中期にかけて行われ、熱処理前半例えば時刻ｔ２辺りで完了する。また温度ａ１近傍で昇華物が発生し始める。この例では、冷却プレート３１が前方位置に戻ってから熱処理の中期が終了する時刻ｔ２までは、図７に示すように、シャッタ４を処理位置に配置して熱処理を進行させる。この状態では、シャッタ４によって搬送口２１側から処理空間５２へ向かう気流の流れを遮断することにより、処理空間５２へ向かう気流が少なく、上方側領域５４に向かう気流が多くなっている。これによって処理空間５２内においては、反射防止膜が形成される間は気流が弱められた状態で熱処理が行われるので、気流の影響を受けにくい状態で反射防止膜が形成され、膜厚の面内均一性が高くなる。

続いて熱処理の後期の開始時、即ち時刻ｔ２にて、図９に示すようにシャッタ４を開放位置まで上昇させ、処理空間５２へ向かう気流を多くして、処理空間５２内の気流を強める。この時刻ｔ２では反射防止膜の形成が完了していると推察され、反射防止膜が気流の影響を受けにくい状態にある。このため処理空間５２内の気流を強めることにより、発生した昇華物を排気口２２を介して速やかに筐体２０の外部へ排出する。

この後、時刻ｔ３にて処理空間５２からのウエハＷの搬出を開始する。即ちウエハＷを支持ピン５５にて加熱板５から上昇させてから、搬送機構３の冷却プレート３１を後方位置まで進行させる。次いで支持ピン５５を下降させて冷却プレート３１にウエハＷを受け渡す。そして冷却プレート３１を前方位置まで退行させるが、この退行動作を開始するときまでにシャッタ４を図１０に示す搬出位置まで下降させる。この搬出位置とは、シャッタ４の下縁と、冷却プレート３１上のウエハＷ表面との間に僅かな隙間例えば３ｍｍ程度の隙間を形成する高さ位置である。

こうして時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、シャッタ４を搬出位置に配置して、搬送機構３によりウエハＷを処理空間５２から搬出し、メインアームＡ１との間で受け渡しを行う位置である前方位置まで搬送する。時刻ｔ４は搬送機構３が前方位置まで移動してウエハＷの搬出を終了するタイミングである。搬送機構３の冷却プレート３１に受け渡されたウエハＷは、冷却プレート３１により冷却されながら処理空間５２から搬出される。従って図８に示すように、ウエハ温度は搬出が開始される時刻ｔ３から急激に低下し、搬出が完了する時刻ｔ４には、例えば搬送領域１２の雰囲気の温度例えば２３℃近傍に冷却される。このため搬出を開始したときにはウエハ温度は温度ａ１よりも高い状態であり、僅かながら昇華物が発生するが、ウエハ温度が温度ａ１よりも低くなれば昇華物の発生が抑えられる。

シャッタ４を搬出位置に配置すると、シャッタ４により搬送口２１側から処理空間５２側に向かう気流が遮断される。遮断された気流はウエハＷの搬送用の空間を介して流れようとするため、図１１に示すように、処理空間５２にはシャッタ４とウエハＷとの隙間から気流が入り込み、後方側へ向けて流れていく。搬出位置にあるシャッタ４と冷却プレート３１上のウエハＷとの間の隙間は僅かであるため、この隙間を入り込む気流はウエハＷ表面に接触しながら流れていく。イメージとしては、ウエハＷの表面の直ぐ上方位置にて箒により掃き戻される状態である。

このため搬出開始時にウエハ表面から僅かな昇華物Ｓが発生したとしても、図１２に示すように、搬送中のウエハＷ表面はこの気流により吹き払われて、処理空間５２側へ掃き戻される状態となっており、ウエハは昇華物Ｓが除去されながら処理空間５２から搬出されることになる。処理空間５２に入り込む気流はシャッタ４とウエハＷとの隙間が小さいため弱いものであるが、この段階で発生する昇華物の量は僅かであるうえ、ウエハＷが気流の流れ方向と逆の方向に移動していることから、ウエハＷ表面から昇華物Ｓが十分に除去される。またウエハＷと接触する気流が弱いため、反射防止膜に悪影響を与えるおそれはない。こうしてウエハ表面から除去された昇華物Ｓは気流と共に排気口２２に向かい、筐体２０外部へ排出される。

このようにしてウエハＷを搬出した後、図１３に示すように、シャッタ４を開放位置まで上昇させる。これにより処理空間５２内に多くの気流が取り込まれ、処理空間５２内の雰囲気が置換されて、当該領域に残存する昇華物が除去される。一方搬送機構３はメインアームＡ１に加熱処理後のウエハＷを受け渡す。次いで次のウエハＷがメインアームＡ１から搬送機構３に受け渡されて、同様の加熱処理が実施される。上述の一連の処理の間、筐体２０内の排気流量は常に一定に設定されている。

上述の実施形態では、加熱処理後のウエハＷを搬送機構３により加熱板５から搬送口２１側へ搬送するときに、加熱板５よりも手前側の位置において、気流遮断機構をなすシャッタ４により、前方位置にある搬送機構５側と加熱板５側との間を流れる気流を遮断している。このため既述のように、搬送中のウエハＷ表面が気流により吹き払われ、処理空間５２側へ掃き戻される状態となる。従って搬送開始時にウエハＷ表面から昇華物が発生したとしても、当該昇華物が除去され、昇華物がウエハＷと共に筐体から搬出されることを防止できる。また排気流量を増大させる必要がないことから、膜厚への悪影響が抑えられ、結果として膜厚の面内均一性を確保しながら、筐体２０からの昇華物の漏洩を抑制できる。

さらに仕切り部材５３を設けることにより、筐体２０内を後方側に向かって流れる気流を、処理空間５２と上方側領域５４とに分流すると共に、シャッタ４の高さ位置を調整することにより処理空間５２の入り口５２１の開口面積を調整して、処理空間５２と上方側領域５４とへの気流の分流量を調整している。従ってシャッタ４の高さ位置によって、膜厚の面内均一性を確保するために処理空間５２内の気流を弱める状態と、処理空間５２内から昇華物を速やかに排出するために、処理空間５２内の気流を強める状態とを形成することができる。

即ち排気流量を増大することなく、処理空間５２内の気流を強めることができるので、工場用力の増大を抑制することができる。塗布、現像装置１のように、多数の加熱装置２が組み込まれ、１台の加熱装置２への許容排気量の割り当てを小さくせざるを得ない装置にとっては、排気流量の増大を抑え、ひいては工場用力の低減を図ることができる構成は有効である。また仕切り部材５３を設けることにより処理空間５２が区画されるため、ウエハＷから発生した昇華物が処理空間５２から飛散することが抑えられ、処理空間５２内を後方に流れる気流を形成することによって、昇華物を速やかに排気口２２を介して筐体２０から排出することができる。

さらに既述のように、シャッタ４の高さ位置を調整することによって、処理空間５２と上方側領域５４とに分流される気流の通流量を調整しているため、排気口２２から排気される排気流量を一定に維持した状態で、処理空間５２内の気流の強弱を調整することができる。このため筐体２０内の圧力変動が抑えられると共に、気流が安定するので、温度勾配や圧力勾配の発生が抑制され、筐体２０からの昇華物の漏洩をより一層防止することができる。

（第２の実施形態）
続いて本発明の第２の実施形態について、図１４〜図１９を参照して説明する。この実施形態が第１の実施形態と異なる点は、気流調整部材として、各々開口面積が互いに異なる複数例えば２枚のシャッタ６１、６２を夫々昇降自在に設けることである。この例では第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２を備えており、これら第１及び第２のシャッタ６１、６２は、処理空間５２の入り口５２１の手前側に前後方向に並ぶように設けられている。第１のシャッタ６１及び第２のシャッタは処理空間５２に対するウエハＷの搬入出を妨げないように、入り口５２１の側方に夫々設けられた昇降機構６３、６４によって互いに独立して昇降自在に構成される。図１５中、６３１、６４１は、第１及び第２のシャッタ６１、６２の側面上部に夫々設けられた、昇降機構６３、６４との接続部である。

第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２の正面形状を図１５(ａ)、図１５（ｂ）に夫々示す。このように第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２は、例えば互いに同じ大きさの四角形状の板状体により形成され、この板状体の大きさは例えば入り口５２１の正面形状とほぼ同じに設定されている。但し板状体は入り口５２１よりも大きく、または小さいものであってもよい。

第１のシャッタ６１の板状体には、図１５（ａ）に示すように、例えば上半分の領域に多数の第１の開口部６１１が形成されている。この第１の開口部６１１は例えば全て同じ大きさの円形状に形成され、例えば規則的に配列されている。また第２のシャッタ６２の板状体には、図１５（ｂ）に示すように、例えばその全面に多数の第２の開口部６２１が形成されている。この第２の開口部６２１は例えば全て同じ大きさであり、第１の開口部６１１よりも大きい円形状に形成され、例えば規則的に配列されている。このように第２のシャッタ６２は第１のシャッタ６１よりも開口率が大きいものである。

第１及び第２のシャッタ６１、６２は、夫々昇降機構６３、６４により、下方側の開放位置と上方側の処理位置との間で昇降自在に構成される。開放位置とは、入り口５２１の開口面積が最も大きい高さ位置であって、例えば図１４の第２のシャッタ６２のように、当該シャッタ６２の上縁が入り口５２１の下方側にある位置である。このため例えば基台２４には第１及び第２のシャッタ６１、６２の通過領域が形成されている。処理位置とは、例えば図１４の第１のシャッタ６１のように、その板状体が入り口５２１の全部または大部分と対向する高さ位置である。

また第１のシャッタ６１は、昇降機構６３により搬出位置にも移動される。搬出位置とは、処理位置よりも高く、加熱処理後のウエハＷを加熱板５から前方位置まで搬出するときの高さ位置であり、例えば図１８の第１のシャッタ６１のように、当該シャッタ６１の下縁と搬送機構３上のウエハＷの表面との間に僅かな隙間が形成される位置である。この例では、図１８に示すように、第１のシャッタ６１が搬出位置にあるときには、当該シャッタ６１の上縁と天井部２０１との間に隙間が形成されると共に、例えば第１の開口部６１１が上方側領域５４のみに位置するように、板状体の大きさや位置、第１の開口部６１１の形成領域が設定される。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、同じ構成部材については、同符号を付し、説明を省略する。

この加熱装置２００の作用について図１６〜図１９を参照しながら説明する。メインアームＡ１により前方位置にある搬送機構３の冷却プレート３１にウエハＷが受け渡されると、第１及び第２のシャッタ６１、６２を開放位置に配置して処理空間５２の入り口５２１を開き、搬送機構３を加熱板５に向けて移動する。筐体２０内は排気口２２を介して排気されているので、筐体２０内には搬送口２１側から加熱板５の後方側に向かう気流が形成されている。また入り口５２１は開いた状態であるので、処理空間５２へ向かう気流が多く、上方側領域５４に向かう気流が少ない状態である。

次いで搬送機構３から加熱板５にウエハＷを受け渡し、搬送機構３を前方位置まで退行させる。搬送機構３が前方位置に戻ると、図１６に示すように第１のシャッタ６１を処理位置に配置すると共に、第２のシャッタ６２を開放位置に配置して、加熱処理を開始する。この状態では、第１のシャッタ６１の第１の開口部６１１を介して処理空間５２に気流が通流するが、第１のシャッタ６１は開口率が小さいため、処理空間５２へ向かう気流が少なく、上方側領域５４に向かう気流が多くなっている。これにより処理空間５２内においては気流が弱められた状態で熱処理が開始される。また第１の開口部６１１は第１のシャッタ６１の上半分の領域に形成されているので、処理空間５２内には上方側から気流が入り込む。従って反射防止膜をより一層気流の影響を受けにくい状態で形成することができ、膜厚の面内均一性が高くなる。なおこの工程は、第２のシャッタ６２を第１のシャッタと共に処理位置に配置して実施してもよい。

こうして熱処理の初期及び中期を行った後、熱処理の後期の開始時、即ち図８に示す時刻ｔ２にて、図１７に示すように第１のシャッタ６１を開放位置に下降すると共に、第２のシャッタ６２を処理位置まで上昇する。これにより第２のシャッタ６２は開口率が大きいため、処理空間５２へ向かう気流が多くなり、処理空間５２内の気流が強められる。既述のように熱処理の後期には、反射防止膜が気流の影響を受けにくいため、処理空間５２内の気流を強くすることにより、発生した昇華物が排気口２２を介して筐体２０の外部へ速やかに排出される。

この後、図８に示す時刻ｔ３にて処理空間５２からのウエハＷの搬出を開始する。即ちウエハＷを加熱板５から搬送機構３の冷却プレート３１へ受け渡し、搬送機構３を前方位置まで移動するが、この移動を開始するときまでに第１のシャッタ６１を図１８に示す搬出位置まで上昇させると共に、第２のシャッタ６２を開放位置に下降する。そしてこの状態でウエハＷを前方位置まで搬送する。

第１のシャッタ６１を搬出位置に配置すると、第１の開口部６１１は上方側領域５４のみに位置し、入り口５２１には開口部６１１が存在しないため、第１のシャッタ６１により搬送口２１側から後方側に向かう気流が遮断される。遮断された気流は、ウエハＷの搬送用の空間である、第１のシャッタ６１の下縁と冷却プレート３１上のウエハＷ表面との間の隙間から、処理空間５２へ入り込む。そしてこの気流の流れによりウエハ表面が吹き払われる状態となるため、搬出開始時にウエハ表面から僅かな昇華物が発生したとしても、この昇華物が処理空間５２側へ掃き戻されて除去される。またウエハ表面から除去された昇華物は気流に沿って処理空間５２内を後方側へ向けて流れ、排気口２２を介して筐体２０から排出される。なお第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２を共に搬出位置に配置した状態で、加熱処理後のウエハＷを加熱板５から前方位置に搬送するようにしてもよい。

このようにしてウエハＷを処理空間５２から搬出した後、図１９に示すように、第１及び第２のシャッタ６１、６２を開放位置に配置する。これにより処理空間５２内に多くの気流が取り込まれ、処理空間５２内の雰囲気が置換されて、当該領域に残存する昇華物が処理空間５２内を後方側へ向けて流れ、排気口２２を介して筐体２０から排出される。この後、次のウエハＷがメインアームＡ１から搬送機構３に受け渡されて、同様の加熱処理が実施される。この実施形態においても、一連の処理の間、筐体２０の排気流量は一定に維持される。

この実施形態では、気流遮断機構をなす第１のシャッタ６１により筐体２０内の搬送口２１側から加熱板５の後方に向かう気流を遮断した状態で、ウエハＷを処理空間５２から搬出している。このため既述のように、搬送中のウエハＷ表面から昇華物が除去されると共に、昇華物がウエハＷと共に筐体２０から搬出されることを防止できる。また排気流量を増大させる必要がないことから、膜厚の面内均一性を確保しながら、筐体２０からの昇華物の漏洩を抑制できる。

さらに仕切り部材５３を設ける効果、第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２の高さ位置を調整することにより処理空間５２の入り口の開口面積を調整して、処理空間５２と上方側領域５４とへの気流の分流量を調整する効果は第１の実施形態と同様である。即ち排気流量を増大することなく、膜厚の面内均一性を確保しながら、昇華物の漏洩を抑制することができる。また排気流量の増大を抑えることができることから、工場用力の増大を抑制することができる。さらにまた第１のシャッタ６１及び第２のシャッタ６２には、多数の第１及び第２の開口部６１１、６２１が形成されているため、これら開口部６１１、６１２を介して気流を取り込むことによる整流効果も期待できる。

（第３の実施形態）
続いて本発明の第３の実施形態について、図２０〜図２２を参照して説明する。この実施形態が第１の実施形態と異なる点は、気流遮断機構として、シャッタを設ける代わりに、気流カーテンを形成するためのガス吐出部を設けたことである。例えば図２０に示すように、仕切り部材５３の入り口５２１側の天井部に、入り口５２１の幅方向（Ｙ方向）に沿ってガス吐出部７を設ける。ガス吐出部７は例えばその下面に、Ｙ方向全体に亘って所定の間隔を開けて設けられた多数のガス吐出口を備えており、ガス吐出部７の下方側に向けて例えば窒素ガスを吐出することにより気流カーテンを形成するように構成されている。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、同じ構成部材については同符号を付し、説明を省略する。なおガス吐出口はスリット状であってもよい。

この加熱装置２１０の作用について説明する。メインアームＡ１により待機位置にある搬送機構３の冷却プレート３１にウエハＷが受け渡されると、搬送機構３を加熱板５に向けて移動する。筐体２０内は排気口２２を介して排気されているので、搬送口２１から加熱板５の後方側に向かう気流が形成されている。また処理空間５２の入り口５２１は常に開放された状態であるので、処理空間５２へ向かう気流が多く、上方側領域５４に向かう気流が少ない状態である。

次いで搬送機構３から加熱板５にウエハＷを受け渡して熱処理を行ない、反射防止膜を形成する。この後図２１に示すように、ガス吐出部７から窒素ガスを下方側に向けて吐出しながら、熱処理後のウエハＷを加熱板５側から前方位置まで搬送する。この窒素ガスの供給量は、搬送口２１から後方側に向かう気流を遮断する気流カーテンを形成できる流量に設定されている。

この状態で搬送機構３を前方位置まで移動すると、図２２に示すように、下方側に吐出される窒素ガスにより搬送口２１から後方側に向かう気流が遮断され、窒素ガスはウエハＷ表面に衝突して、ウエハＷに沿って処理空間５２内を後方側に流れて行く。従ってこの気流の流れによりウエハ表面が吹き払われる状態となり、搬出開始時にウエハ表面から僅かな昇華物Ｓが発生したとしても、この昇華物Ｓが気流により処理空間５２側へ掃き戻されて除去される。またウエハ表面から除去された昇華物は気流と共に後方側へ流れ、排気口２２を介して筐体２０の外部へ排出される。一方、窒素ガスの気流カーテンによって後方側に向かう気流が遮断されるため、図２１に示すように上方側領域５４側に向かう気流が多くなる。

このようにしてウエハＷを処理空間５２から搬出した後、窒素ガスの供給を停止して、処理空間５２内に多くの気流を取り込み、処理空間５２に残存する昇華物を除去する。この後、次のウエハＷがメインアームＡ１から搬送機構３に受け渡されて、同様の加熱処理が実施される。この例では、加熱処理後のウエハＷを処理空間５２から搬出する時以外にはガス吐出部７からの窒素ガスの供給は停止しておく。この実施形態においては、一連の処理の間、筐体２０の排気流量を一定に維持するようにしてもよいし、ガス吐出部７から窒素ガスを供給する間は排気流量を増大するようにしてもよい。

この実施形態では、気流遮断機構をなすガス吐出部７から気流形成用の例えば窒素ガスを吐出して気流カーテンを形成し、筐体２０内の搬送口２１側から加熱板５の後方に向かう気流を遮断した状態で、ウエハＷを処理空間５２から搬出している。このため既述のように、搬送中のウエハＷ表面から昇華物が除去されるので、筐体２０からの昇華物の漏洩を抑制することができる。

以上において、第１〜第３の実施形態の加熱装置２、２００、２１０に設けられる加熱部は、上述の加熱板５のように載置台の内部に設けられた抵抗発熱体に限らず、例えば図２３に示すように、載置台８の下方側に例えば抵抗発熱体を渦巻き状に配置してなる加熱部８１を設けるようにしてもよい。また載置台を石英により構成し、載置台の下方側に発光ダイオードで加熱する加熱部を設ける構成であってもよいし、載置台の上方側に加熱ランプよりなる加熱部を設けた構成でもよい。

以上において加熱装置は、搬送機構と受け渡し部とを兼用する構成とせずに、外部の移載機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部を加熱板の前方側に設けると共に、この受け渡し部と加熱板との間で基板を搬送する搬送機構を別個に設ける構成であってもよい。この場合、受け渡し部のみに冷却機構を設けるようにしてもよいし、搬送機構のみに冷却機構を設けるようにしてもよい。また受け渡し部及び搬送機構の双方に冷却機構を設けるようにしてもよい。但し、冷却機構は加熱装置を塗布、現像装置に組み込まれることを想定して設けられているものであり、必ずしも設ける必要はない。

さらに第１の実施形態又は第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせてもよい。つまり筐体内にシャッタとガス吐出部とを両方設け、シャッタによる気流遮断と、気流カーテンを形成することによる気流遮断とを組み合わせて実施してもよい。また仕切り部材は上下に仕切る仕切り板として構成し、側板を設けない構成としてもよい。

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。

Ｗウエハ
１塗布、現像装置
２、２００、２１０加熱装置
２０筐体
２１搬送口
２２排気口
３搬送機構
３１冷却プレート
４シャッタ
４１、６３、６４昇降機構
５加熱板
５２処理空間
５２１入り口
５３仕切り部材
５４上方側領域
６１第１のシャッタ
６２第２のシャッタ
７ガス吐出部

Claims

塗布膜が形成された基板を、筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱部により加熱処理する加熱装置において、
前記筐体内にて前記載置台の前方に設けられ、外部の移載機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部と、
前記筐体内を排気して前記受け渡し部側から前記載置台の上方領域に向かう気流を形成するために、前記載置台の後方に設けられている排気口と、
前記受け渡し部と前記載置台との間で基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送機構により加熱処理後の基板を載置台から受け渡し部側に向かって搬送するときに、前記載置台上の基板の載置領域よりも受け渡し部側の位置において、前記受け渡し部側と載置台側との間を流れる気流を遮断するための気流遮断機構と、
前記載置台上の基板が臨む処理空間と前記筐体の天井部との間を仕切り、前記受け渡し部側から載置台の後方側に向かう気流を、前記処理空間とその上方側領域とに分流するための仕切り部材と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
塗布膜が形成された基板を、筐体内に設けられた載置台上に載置して加熱部により加熱処理する加熱装置において、
前記筐体内にて前記載置台の前方に設けられ、外部の移載機構との間で基板の受け渡しが行われる受け渡し部と、
前記筐体内を排気して前記受け渡し部側から前記載置台の上方領域に向かう気流を形成するための排気口と、
前記受け渡し部と前記載置台との間で基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送機構により加熱処理後の基板を載置台から受け渡し部側に向かって搬送するときに、前記載置台上の基板の載置領域よりも受け渡し部側の位置において、前記受け渡し部側と載置台側との間を流れる気流を遮断するための気流遮断機構と、
前記受け渡し部側から見て前記処理空間の入り口の開口面積を、基板の加熱時中のタイミングに応じて調整するための気流調整部材と、を備えたことを特徴とする加熱装置。
前記気流調整部材は、高さ位置に応じて前記開口面積を調整するために昇降自在に設けられたシャッタであることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
前記気流調整部材は、各々開口部が形成されると共に当該開口部の開口面積が互いに異なり、昇降自在に設けられた複数のシャッタであることを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
前記気流調整部材は、前記気流遮断機構を兼用し、高さ位置に応じて前記開口面積を調整するために昇降自在に設けられたシャッタを備え、
当該シャッタは、加熱処理後の基板を載置台から受け渡し部側に向かって搬送するときに、当該シャッタの下端と基板との間に、当該基板が通過することができ、かつ前記受け渡し部側から処理空間側に向かう気流を遮断するように、僅かな隙間が形成される高さ位置に設定されるものであることを特徴とする請求項３または４記載の加熱装置。
前記気流遮断機構は、気流カーテンを形成するためのガス吐出部であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記受け渡し部は、冷却機構を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の加熱装置。
前記搬送機構は、前記受け渡し部を兼用することを特徴とする請求項７記載の加熱装置。