特開 2023-11503 加熱装置及び加熱方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023011503

(43)【公開日】2023-01-24

(54)【発明の名称】加熱装置及び加熱方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20230117BHJP

   F26B 3/04 20060101ALI20230117BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 567

F26B3/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022094244

(22)【出願日】2022-06-10

(31)【優先権主張番号】P 2021114856

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】井手 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】山中 晋一郎

(72)【発明者】

【氏名】相良 慎一

【テーマコード（参考）】

3L113

5F146

【Ｆターム（参考）】

3L113AA01

3L113AA03

3L113AB02

3L113BA34

3L113DA11

5F146KA04

5F146KA05

5F146KA10

(57)【要約】

【課題】基板を加熱し当該基板に形成された塗布膜を乾燥させる加熱処理の面内均一性を向上させる。
【解決手段】基板を加熱処理する加熱装置であって、基板が載置され、該載置された基板を加熱する熱板と、前記熱板の上方の空間へガスを流入させるガス流入部と、前記空間から排気する排気部と、を備え、前記ガス流入部と前記排気部は、平面視において前記熱板に載置された基板を挟み互いに対向するように設けられ、前記空間の排気部側へ、前記ガス流入部側に向かう方向に、ガスを供給するガス供給部をさらに備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を加熱処理する加熱装置であって、
基板が載置され、該載置された基板を加熱する熱板と、
前記熱板の上方の空間へガスを流入させるガス流入部と、
前記空間から排気する排気部と、を備え、
前記ガス流入部と前記排気部は、平面視において前記熱板に載置された基板を挟み互いに対向するように設けられ、
前記空間の排気部側へ、前記ガス流入部側に向かう方向に、ガスを供給するガス供給部をさらに備える、加熱装置。

【請求項2】

前記ガス供給部は、斜め上方向にガスを供給する、請求項１に記載の加熱装置。

【請求項3】

前記ガス供給部は、前記排気部の下側からガスを供給する、請求項２に記載の加熱装置。

【請求項4】

前記ガス供給部は、前記ガス流入部から前記排気部に向かう気流方向と平面視において直交する方向の前記基板の幅の範囲に形成された吐出口を有する、請求項１に記載の加熱装置。

【請求項5】

前記ガス供給部から供給されるガスの流速は、前記ガス流入部から前記排気部へ向かうガスの流速よりも低い、請求項１～４のいずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項6】

前記ガス流入部から前記排気部に向かう気流方向と平面視において直交する方向にかかる、前記熱板に載置された基板の側方から、前記空間へ、前記直交する方向にガスを供給する別のガス供給部をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項7】

前記空間を挟んで前記熱板と対向する天板と、
基板を昇降させる昇降機構と、
制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記天板に対し基板が所定距離離れた第１の状態を保ち基板上の塗布膜の乾燥を進め、その後、前記第１の状態よりも前記天板と基板の間隔が大きい第２の状態で所定の処理温度まで基板を加熱し、前記塗布膜の乾燥をさらに進めるよう、請求項１～４のいずれか１項に記載の加熱装置。

【請求項8】

前記第１の状態では、前記第２の状態よりも基板が熱板に対し離れている、請求項７に記載の加熱装置。

【請求項9】

前記第１の状態では、前記ガス供給部のガスの吐出軸と基板の裏面が交差する、請求項７に記載の加熱装置。

【請求項10】

加熱装置により基板を加熱処理する加熱方法であって、
前記加熱装置は、
基板が載置され、該載置された基板を加熱する熱板と、
前記熱板の上方の空間へガスを流入させるガス流入部と、
前記空間から排気する排気部と、を備え、
前記ガス流入部と前記排気部は、平面視において前記熱板に載置された基板を挟み互いに対向するように設けられ、
ガス供給部から、前記空間の排気部側へ、前記ガス流入部側に向かう方向に、ガスを供給する工程を含む、加熱方法。

【請求項11】

前記ガスを供給する工程は、前記ガス供給部から斜め上方向にガスを供給する、請求項１０に記載の加熱方法。

【請求項12】

前記ガスを供給する工程は、前記排気部の下側に位置する前記ガス供給部からガスを供給する、請求項１１に記載の加熱方法。

【請求項13】

前記ガスを供給する工程は、前記ガス流入部から前記排気部に向かう気流方向と平面視において直交する方向に幅を有する前記ガス供給部の吐出口から、ガスを供給する、請求項１０に記載の加熱方法。

【請求項14】

前記ガスを供給する工程において、前記ガス供給部から供給されるガスの流速は、前記ガス流入部から前記排気部へ向かうガスの流速よりも低い、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の加熱方法。

【請求項15】

前記ガスを供給する工程は、前記ガス流入部から前記排気部に向かう気流方向と平面視において直交する方向にかかる、前記熱板に載置された基板の側方に位置する別のガス供給部から、前記空間へ、前記直交する方向にガスを供給する工程を含む、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の加熱方法。

【請求項16】

前記加熱装置は、前記空間を挟んで前記熱板と対向する天板をさらに備え、
（Ａ）熱処理期間中で最も温度が高い所定の処理温度まで基板を加熱し、基板上の塗布膜の乾燥を進める工程と、
（Ｂ）前記天板と基板との間隔を調整し、前記（Ａ）工程よりも基板表面に沿って流れる気流が弱い状態にする工程と、
（Ｃ）前記（Ａ）工程前に、前記気流が弱い状態で基板を加熱し、基板上の塗布膜の乾燥を進める工程と、を含む、請求項１０～１３のいずれか１項のいずれか１項に記載の加熱方法。

【請求項17】

前記気流が弱い状態では、前記（Ａ）工程のときよりも基板が熱板に対し離れている、請求項１６に記載の加熱方法。

【請求項18】

前記気流が弱い状態では、前記ガス供給部の吐出軸と基板の裏面が交差する、請求項１６に記載の加熱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、加熱装置及び加熱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基板が載置され、当該基板を加熱処理するための熱板を有する加熱ユニットが開示されている。この加熱ユニットは、熱板が設けられた処理容器を備え、処理容器には、当該処理容器内を排気する排気装置が備えられている。熱板の奥手側近傍には排気装置に接続された排気口が形成され、熱板の手前側近傍にはガス供給源に接続された吐出口が形成されている。熱板の上方には天板が配設されている。この加熱ユニットでは、吐出口からパージ用ガスを供給し、このパージ用ガスを排気口で吸引してガス流を形成すると共に天板によってこのガス流を整流しており、この整流されたガス流によって加熱処理中の基板にパーティクルが付着することを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－４５１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示にかかる技術は、基板を加熱し当該基板に形成された塗布膜を乾燥させる加熱処理の面内均一性を向上させる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板を加熱処理する加熱装置であって、基板が載置され、該載置された基板を加熱する熱板と、前記熱板の上方の空間へガスを流入させるガス流入部と、前記空間から排気する排気部と、を備え、前記ガス流入部と前記排気部は、平面視において前記熱板に載置された基板を挟み互いに対向するように設けられ、前記空間の排気部側へ、前記ガス流入部側に向かう方向に、ガスを供給するガス供給部をさらに備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板を加熱し当該基板に形成された塗布膜を乾燥させる加熱処理の面内均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態にかかる加熱装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図2】第１実施形態にかかる加熱装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図3】図２の部分拡大図である。

【図4】第１実施形態にかかる加熱処理の効果を説明するための図である。

【図5】第１実施形態にかかる加熱装置によるウェハＷの加熱処理の他の例を説明する。

【図6】第１実施形態にかかる加熱装置によるウェハＷの加熱処理の他の例を説明する。

【図7】第２実施形態にかかる加熱装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図8】第２実施形態にかかる加熱処理の効果を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイス等の製造プロセスでは、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板上にレジスト膜等の塗布膜が形成される。
基板上に塗布膜が形成された場合、塗布膜の乾燥度合いを調節するため、基板に対し加熱処理が行われる。この加熱処理は、通常、基板が載置され当該基板を加熱する熱板を有する加熱装置で行われる。

【0009】

加熱装置では、加熱により塗布膜から気化した溶媒を回収すること等を目的として、その内部が排気されている。加熱装置における排気方式としては、熱板の周縁部上方にガスの吐出口を設け、熱板の中央部上方に排気口を設け、熱板の周縁部から中央部に流れる気流を形成して排気する方式がある。また、その他の排気方式としては、熱板の奥側に排気口を設け、熱板の手前側にガスの吐出口を設け、手前側から奥側へ一方向流の気流を形成して排気する方式がある。膜種によっても結果は変わるが、後者の方式は、前者の方式に比べて、基板面内均一に塗布膜を乾燥することができる。ただし、後者の方式は、基板における上記一方向流の下流側の部分において、塗布膜の乾燥が不十分となる場合がある。例えば塗布膜が厚い場合である。また、上記一方向流の下流側の部分における乾燥の不十分性を解消する方法としては、基板の加熱時間を長くする方法がある。しかし、この方法では、上記一方向流の下流側の部分とは異なる部分において、塗布膜の固化が進み、その後に現像等を行ったときに塗布膜が意図せず残ってしまうこと、すなわち、残渣が生じてしまうことがある。

【0010】

そこで、本開示にかかる技術は、基板を加熱し当該基板に形成された塗布膜を乾燥させる加熱処理の面内均一性を向上させる。

【0011】

以下、本実施形態にかかる加熱装置及び加熱方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

（第１実施形態）
＜加熱装置＞
図１及び図２はそれぞれ、第１実施形態にかかる加熱装置の構成の概略を示す横断面図及び縦断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。

【0013】

加熱装置１は、図１及び図２に示すように、内部を密閉可能な筐体１０を有する。筐体１０は、例えば、直方体形状を有し、隔壁１１によって上部領域１２と下部領域１３とが隔てられている。筐体１０における上部領域１２側の一方の側壁には、基板としてのウェハＷの搬入出口１０ａが形成され、該搬入出口１０ａに対して開閉シャッタ１０ｂが設けられている。

【0014】

また、筐体１０は、ウェハＷを冷却して温度調節する温度調節領域１４を搬入出口１０ａ側すなわち手前側（図のＹ方向負側）に有すると共に、ウェハＷを加熱する加熱領域１５を奥側（図のＹ方向正側）に有し、これら温度調節領域１４と加熱領域１５とが隔壁１６により隔てられている。隔壁１６には、ウェハＷが載置された後述の冷却板２０が通過する開口１６ａが形成されている。開口１６ａの長手方向（図のＸ方向）の長さ（幅）は、少なくともウェハＷの直径より大きい。開口１６ａに対しては、当該開口１６ａの開口度を調整するシャッタ１６ｂが設けられている。本実施形態において、開口１６ａは、後述の熱板３０の上方の空間へガスを流入させるガス流入部として機能する。

【0015】

温度調節領域１４内には、ウェハＷが載置され該載置されたウェハＷを冷却し温度調節する冷却板２０が設けられ、加熱領域１５内には、ウェハＷが載置され該載置されたウェハＷを加熱する熱板３０が設けられている。冷却板２０と熱板３０と前述の開口１６ａは、例えば図１及び図２のＹ方向に沿って並んで設けられている。

【0016】

熱板３０は、厚みのある略円盤形状を有している。熱板３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する図示しない吸引口が設けられており、この吸引口からの吸引により、ウェハＷを熱板３０上に吸着保持できる。また、熱板３０は、上記水平な上面が上部領域１２に露出するように設けられている。

【0017】

熱板３０の内部には、図２に示すように、熱板３０を加熱する加熱機構３１が設けられている。加熱機構３１としては、例えば抵抗加熱ヒータ等が用いられ、後述する制御部１００により加熱機構３１への電力の供給量を制御することにより、熱板３０を所定の設定温度に制御することができる。

【0018】

熱板３０には、上下方向に貫通する複数の貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２には、昇降ピン３３が設けられている。昇降ピン３３は、モータ等の駆動源を有する昇降駆動機構３４によって昇降可能に構成されている。昇降ピン３３は、貫通孔３２内を通過して熱板３０の上面から突出し、ウェハＷを支持した状態で昇降することができる。昇降ピン３３及び昇降駆動機構３４は、基板を昇降させる昇降機構を構成する。

【0019】

熱板３０は、当該熱板３０の外周部を支持する平面視環状の支持リング３５を介して支持部材（図示せず）により、筐体１０内で支持されている。

【0020】

冷却板２０は、図１に示すように、上部領域１２に設けられており、略方形の平板形状を有し、熱板３０側の端面が円弧状に湾曲している。冷却板２０には、Ｙ方向に沿った２本の切り欠き２１が形成されており、冷却板２０が、昇降ピン３３及び冷却板２０の下方に設けられた図２の昇降ピン２２と干渉するのを防止できる。昇降ピン２２は、モータ等の駆動源を有する昇降駆動機構２３によって昇降可能に構成されている。また、冷却板２０には、例えばペルチェ素子等の温度調節部材（図示せず）が内蔵されている。

【0021】

冷却板２０は、図２に示すように支持アーム２４に支持されている。支持アーム２４には、モータ等を有する駆動部２５が取り付けられている。駆動部２５は、下部領域１３においてＹ方向に延伸するレール２６に取り付けられている。レール２６は、冷却板２０の下方から開口１６ａの下方近傍まで延伸している。上述の駆動部２５により、冷却板２０は、レール２６に沿って熱板３０の上方まで移動することができる。なお、支持アーム２４との干渉を避けるため、隔壁１１には、冷却板２０の移動方向（図のＹ方向）に沿って延びると共に支持アーム２４が挿通されるスリット１１ａが設けられている。

【0022】

また、上部領域１２における加熱領域１５には、天板４０が設けられている。天板４０は、熱板３０の上方に熱板３０と対向するように設けられている。天板４０には、例えば、抵抗加熱ヒータ等の加熱機構（図示せず）が設けられている。天板４０は、後述の制御部１００の制御の下、上記加熱機構により、室温より高く且つ熱板３０より低い温度に制御されている。また、天板４０は、その下面のうち、少なくとも平面視で熱板３０上のウェハＷと重なる部分が、凹み等がない平坦面となっている。

【0023】

さらに、上部領域１２における加熱領域１５には、排気部としての排気口５０が設けられている。排気口５０は、熱板３０の上方の空間Ｓを排気するためのものであり、例えば、一端が排気管５２を介して排気ポンプ等の排気装置５３に接続された排気ダクト５１の他端が接続されている。

【0024】

また、排気口５０は、平面視において熱板３０に載置されたウェハＷを挟み、開口１６ａと対向するように設けられている。言い換えると、開口１６ａが熱板３０より手前側（図のＹ方向負側）に設けられているのに対し、排気口５０は、熱板３０より奥側（図のＹ方向正側）に設けられている。排気口５０を介した排気が行われると、図３において白色矢印で示すように、温度調節領域１４の雰囲気が、開口１６ａを介して加熱領域１５内に取り込まれ、熱板３０と天板４０との間を熱板３０上のウェハＷに沿って排気口５０に向かう気流（一方向流）が形成される。

【0025】

排気口５０は、例えば、図１に示すように、開口１６ａから排気口５０に向かう気流方向（図のＹ方向）と平面視で直交する方向（図のＸ方向）に幅を有している。具体的には、排気口５０は、上記直交する方向に沿って等間隔で複数設けられている。排気口５０の形成領域の上記直交する方向の幅は、ウェハＷの直径と略同一である。

【0026】

また、排気口５０は、図２に示すように、熱板３０より上方（具体的には、熱板３０上のウェハＷより上方）の位置であって、熱板３０側ではなく、天板４０側の位置に設けられている。加熱対象のウェハＷに形成されていた膜が、加熱により昇華物を発生すものである場合、天板４０の方が熱板３０に比べて低温であるため、昇華物は天板４０に固着しやすいが、上述のように排気口５０を天板４０側に設けることで、昇華物が天板４０に固着するのをより抑制することができる。

【0027】

さらに、上部領域１２における加熱領域１５には、ガス供給部としてのガス供給管６０が設けられている。ガス供給管６０は、熱板３０の上方の空間Ｓにパージガス（例えば圧縮空気や窒素ガス等の不活性ガス）を供給するためのものであり、例えば、配管６１を介してパージガスの供給源６２に接続されている。

【0028】

また、ガス供給管６０は、排気口５０と同様、熱板３０より奥側（図のＹ方向正側）に設けられている。ガス供給管６０は、図３において灰色矢印で示すように、開口１６ａから排気口５０に向かう気流方向（図のＹ方向）における下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へ、開口１６ａ側に向かう方向（図のＹ方向負方向）に、パージガスを供給する。ガス供給管６０のパージガスの供給先は、具体的には、熱板３０上のウェハＷの上方の空間Ｓの排気口５０側である。

【0029】

ガス供給管６０は、より具体的には、上記空間Ｓの排気口５０側に、開口１６ａ側に向かう方向且つ斜め上方向にパージガスを供給する。「斜め上方向」とは、ガス供給管６０の吐出口６３の吐出軸が、熱板３０に載置されたウェハＷ上の塗布膜に当たらない方向であり、熱板３０やウェハＷにも当たらない方向である。
また、ガス供給管６０は、排気口５０より下方に位置している。

【0030】

さらに、ガス供給管６０が有するパージガスの吐出口６３は、例えば、図１に示すように、開口１６ａから排気口５０に向かう気流方向（図のＹ方向）と平面視で直交する方向（図のＸ方向）に幅を有している。具体的には、吐出口６３は、上記気流方向と平面視で直交する方向のウェハＷの幅の範囲に形成されている。より具体的には、吐出口６３は、上記直交する方向に沿って等間隔で複数設けられ、複数の吐出口６３が形成された領域の上記直交する方向の幅は、ウェハＷの直径と略同一である。

【0031】

以上の加熱装置１には、図１及び図２に示すように制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばＣＰＵ等のプロセッサやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述の各部の駆動系等の動作を制御して、後述の加熱処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な非一時的な記憶媒体Ｍに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｍから制御部１００にインストールされたものであってもよい。記憶媒体Ｍは、一時的なものであっても、非一時的なものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

【0032】

＜加熱処理の例１＞
続いて、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理の一例を説明する。なお、以下の処理は制御部１００の制御の下、行われる。また、加熱処理対象のウェハＷには、ネガ型のレジスト液の塗布膜の厚膜が形成されているものとする。なお、本明細書において「厚膜」とは５０００ｎｍ以上２００００ｎｍ以下の厚さの膜をいう。

【0033】

まず、開閉シャッタ１０ｂにより搬入出口１０ａが開状態とされ、加熱装置１の外部のウェハ搬送装置（図示せず）に保持されたウェハＷが、搬入出口１０ａを介して、上部領域１２における温度調節領域１４内に搬入される。その後、昇降ピン２２の上昇が行われ、昇降ピン２２にウェハＷが受け渡される。

【0034】

次いで、ウェハ搬送装置（図示せず）が温度調節領域１４内から抜き出され、昇降ピン２２が下降され、冷却板２０にウェハＷが受け渡される。また、開閉シャッタ１０ｂにより搬入出口１０ａが閉状態とされる。

【0035】

続いて、ウェハＷが載置された冷却板２０が、開口１６ａを介して熱板３０の上方に移動される。なお、熱板３０は予め、所定の温度まで昇温されている。所定の温度とは、例えば、ウェハＷ上の塗布膜を構成するレジスト液の溶媒の沸点未満である。より具体的には、例えば溶媒がＮ－メチルピロリドン（沸点２０４℃）の場合、所定の温度とは１００℃～１２０℃である。

【0036】

その後、昇降ピン３３が受け渡し位置まで上昇されて、ウェハＷが昇降ピン３３に受け渡され、次いで冷却板２０が熱板３０の上方から退避する。

【0037】

次に、シャッタ１６ｂにより開口１６ａが所定の開度とされると共に、排気口５０を介した熱板３０の上方の空間Ｓの排気が開始され、さらに、ガス供給管６０からのパージガスの供給が開始される。

【0038】

その後、昇降ピン３３が下降され、ウェハＷが熱板３０上に載置され、ウェハＷの加熱が開始される。ウェハＷを熱板３０により加熱している間、排気口５０を介した排気は継続され、開口１６ａから排気口５０に向かう気流は形成され続ける共に、ガス供給管６０からのパージガスの供給は継続され、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へ、開口１６ａ側に向かう方向（図３のＹ方向負方向）に、パージガスが供給され続ける。

【0039】

ウェハＷを熱板３０により加熱している間、開口１６ａから排気口５０に向かう気流が形成されていると、加熱されたウェハＷ上の塗布膜から気化した溶媒は、気化した所から上記気流に沿って流れて行く。そのため、ウェハＷにおける上記気流方向の下流側（図３等のＹ方向正側）の部分では、気化溶媒の濃度がその他の部分に比べて高くなる。特に塗布膜が厚膜の場合、気化溶媒の量が多いため、その傾向が顕著である。そして、気化溶媒の濃度が高い部分では、塗布膜から溶媒が気化しにくくなる。そのため、ウェハＷにおける上記気流方向の下流側の部分において、塗布膜の乾燥が不十分となる場合があるものと考えられる。

【0040】

それに対し、本加熱処理では、上述のように、上記気流方向（図３等のＹ方向）の下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へ、ガス供給管６０からのパージガスが、開口１６ａ側に向かう方向に供給される。そのため、上記気流方向（図３等のＹ方向）の下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側において、気化溶媒が高くなることを抑制することができる。したがって、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥度合いを均一にすることができる。

【0041】

ウェハＷを熱板３０により加熱している間、ガス供給管６０から供給されるパージガスの流量は、以下の条件を満たす流量である。すなわち、ガス供給管６０から供給されるパージガスの流速が、排気口５０を介した排気により形成される開口１６ａから排気口５０に向かう気流よりも低くなる流量である。言い換えると、排気口５０を介した排気により形成される開口１６ａから排気口５０に向かう一方向流が維持される流量である。このような流量とすることにより、気化溶媒が排気できずに筐体１０外に漏れるのを抑制することができる。

【0042】

熱板３０によるウェハＷの加熱を開始してから所定時間が経過し、ウェハＷの加熱すなわちウェハＷ上の塗布膜の乾燥が完了すると、昇降ピン３３が受け渡し位置まで上昇され、これによりウェハＷが昇降ピン３３により支持されると共に熱板３０から離間され、熱板３０によるウェハＷの加熱が終了する。また、排気口５０を介した排気及びガス供給管６０からのパージガスの供給が停止される。

【0043】

次に、シャッタ１６ｂにより開口１６ａが開状態とされ、冷却板２０が、熱板３０と昇降ピン３３に支持されたウェハＷとの間に挿入される。次いで、昇降ピン３３が下降され、ウェハＷが冷却板２０に受け渡される。続いて、ウェハＷが載置された冷却板２０が温度調節領域１４に移動される。そして、ウェハＷが、冷却板２０で所定の時間冷却され、温度調節される。

【0044】

その後、昇降ピン２２が上昇され、これによりウェハＷが昇降ピン２２により支持されると共に冷却板２０から離間される。次に、開閉シャッタ１０ｂにより搬入出口１０ａが開状態とされ、ウェハ搬送装置（図示せず）が、搬入出口１０ａを介して、冷却板２０と昇降ピン２２に支持されたウェハＷとの間に挿入される。次いで、昇降ピン２２が下降され、ウェハＷがウェハ搬送装置に支持される。そして、ウェハＷがウェハ搬送装置により搬出され、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理が終了する。なお、加熱装置１により加熱処理されたウェハＷは、例えば、次いで露光処理及び現像処理が行われパターンが形成され、その後、塗布膜の溶媒の沸点より高い温度で加熱処理される。

【0045】

＜本実施形態の主な効果＞
以上のように、本実施形態では、加熱装置１がガス供給管６０を備え、開口１６ａと排気口５０により形成される気流の方向の下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へ、開口１６ａ側に向かう方向に、パージガスを供給している。このパージガスの供給により、上記下流側にあたる熱板３０の上方の空間Ｓの排気側において、気化溶媒の濃度が高くなることを抑制することができる。したがって、ウェハＷの上記下流側においても、他の部分と同様に、ウェハＷ上の塗布膜から溶媒気化するため、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥度合いをウェハ面内均一にすることができる。また、本実施形態によれば、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥度合いを均一にすることができるため、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥が遅い部分のためにウェハＷの塗布膜全体の加熱時間を長くする、等という対策が不要である。したがって、このような対策を取ったときのようにウェハＷ上に残渣が残るのを抑制することができる。

【0046】

さらに、本実施形態では、ガス供給管６０が、上記空間Ｓの排気口５０側へ、斜め上方向にパージガスを供給している。したがって、パージガスが、熱板３０に載置されたウェハＷ上の塗布膜に直接当たることがないため、パージガスにより上記塗布膜が変形するのを防ぐことができる。

【0047】

また、本実施形態では、吐出口６３が、上記気流方向と平面視で直交する方向のウェハＷの幅の範囲に形成されている。吐出口６３の形成幅が狭い場合、熱板３０の上方すなわちウェハＷの上方の空間Ｓの排気口５０側において、吐出口６３からのパージガスにより気化溶媒が分散される範囲が限定的になるおそれがある。このように限定的になると、膜質及び膜厚といった熱処理結果の均一性が悪化してしまう。それに対し、本実施形態では、吐出口６３が上述のようにウェハＷの幅の範囲に形成されているため、熱板３０の上方すなわちウェハＷの上方の空間Ｓの排気口５０側において、略全ての範囲が吐出口６３からのパージガスにより気化溶媒が分散される。したがって、本実施形態によれば、吐出口６３からのパージガスにより、膜質及び膜厚といった熱処理結果の均一性が悪化するのを抑制することができる。つまり、本実施形態によれば、吐出口６３からのパージガスが、開口１６ａから排気口５０に向かう気流に与える影響を抑えつつ、気化溶媒の分散をウェハＷの幅方向に対して効率良く行うことができる。

【0048】

図４に、実際に加熱処理を行った後のウェハＷ上のレジスト膜の面内分布を示す。本図では、上述した加熱処理のように、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へパージガスを供給したケース（ケース１）と、パージガスの供給を行わなかったケース（ケース２）との上記面内分布を示している。ケース１とケース２とで、パージガスの供給の有無以外の処理条件は共通である。

【0049】

図示するように、本実施形態のようなパージガスの供給を行わないケース２では、開口１６ａと排気口５０により形成される気流の方向の下流側にあたる排気口５０側（図の領域Ｒ２）に、膜厚の薄い部分が存在していた。
一方、本実施形態のようにパージガスの供給を行なったケース１では、開口１６ａと排気口５０により形成される気流の方向の下流側にあたる排気口５０側（図の領域Ｒ１）において、ケース２に比べて、膜厚の薄い部分が減少していた。
これらの結果から、加熱処理時に、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へパージガスを供給することで膜厚差を低減可能であること、すなわちウェハＷに対する加熱処理の面内均一性の向上が可能であることが分かる。

【0050】

＜加熱処理の例２＞
続いて、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理の他の例を説明する。なお、前述の例１と同様な部分についてはその説明を省略する。

【0051】

本例においても、ウェハＷは、冷却板２０により、開口１６ａを介して熱板３０の上方に移動される。
その後、昇降ピン３３が受け渡し位置まで上昇されて、ウェハＷが昇降ピン３３に受け渡され、次いで冷却板２０が熱板３０の上方から退避する。

【0052】

次に、シャッタ１６ｂにより開口１６ａが所定の開度とされると共に、排気口５０を介した熱板３０の上方の空間Ｓの排気が開始され、さらに、ガス供給管６０からのパージガスの供給が開始される。

【0053】

その後、ウェハＷが、図５に示すように、受け渡し位置Ｐ１とは異なる位置（具体的には下方の位置）であって天板４０からウェハＷまでの距離が所定距離となる中間位置Ｐ２に移動され、その状態（第１の状態）で所定時間（例えば３０秒～３００秒）保たれ、熱板３０からの熱により加熱されて、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥が進められる。上記所定距離すなわち中間位置Ｐ２は、ウェハＷ上の塗布膜の材料の種類等に応じて予め定められ、また、上記所定時間は、ウェハＷ上の塗布膜の材料の種類や膜厚に応じて予め定められ、これらの情報は予め記憶部（図示せず）に記憶されている。

【0054】

ウェハＷにかかる中間位置Ｐ２すなわち第１の状態でウェハＷの位置は、後述の第２の状態でのウェハＷの位置よりも熱板３０から離れた位置である。中間位置Ｐ２は、例えば、天板４０から熱板３０までの距離が３０ｍｍである場合に、ウェハＷの裏面から熱板３０までの距離が２～２０ｍｍとなる位置である。中間位置Ｐ２は、熱板３０の表面からウェハＷの下面までの距離よりも天板４０からウェハＷの表面すなわち上面までの距離が小さくなる位置であってもよい。また、中間位置Ｐ２は、ガス供給管６０から吐出されるガスによる塗布膜への局所的な悪影響を避けるために、ガス供給管６０の吐出口６３の吐出軸ＡＸが当該ウェハＷの裏面と交差する位置であってもよい。ガスによる塗布膜への局所的な悪影響は、例えば、吐出されたガスの勢いを受けての変形や、揮発溶剤濃度が極端に低い空間に触れることによる膜厚ムラの悪化等が挙げられる。

【0055】

次いで、昇降ピン３３が下降され、前述の第１の状態よりも天板４０とウェハＷとの間隔が大きい状態（第２の状態）とされ、具体的には、ウェハＷが熱板３０上に載置された状態とされる。その状態で、ウェハＷが所定の処理温度まで加熱され、ウェハＷ上の塗布膜の厚膜の乾燥がさらに進められる。

【0056】

この第２の状態で加熱する前に行われる工程での状態すなわち前述した第１の状態は、第２の状態よりも天板４０とウェハＷとの間隔が小さい場合、天板４０とウェハＷの間の空間における圧力損失が大きい。また、この場合、熱板３０の表面からウェハＷの下面までの間隔は、第１の状態のほうが第２の状態よりも大きくなり、つまり熱板３０とウェハＷの間の空間における圧力損失も小さくなる。したがって、排気口５０を介した排気量を変化させなくても、第１の状態と第２の状態との間で、ウェハＷの上方でその表面に沿った気流の強さを変化させることができる。具体的には、第１の状態で加熱する工程は、第２の状態で加熱する工程よりも、ウェハ表面に沿って流れる気流が相対的に弱い状態で、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥が進められる。

【0057】

第１の状態で加熱する工程は、塗布膜の流動性が第２の状態での加熱のときにウェハＷの表面に沿って流れる相対的に強い気流の影響を受けない程度に落ちるまで行われ、その後で昇降ピン３３が下降されて、上述のように第２の状態に移行する。
また、第１の状態で加熱する工程において、中間位置Ｐ２を、熱板３０の表面からウェハＷの下面までの距離よりも天板４０からウェハＷの表面すなわち上面までの距離が小さくなる位置に設定する場合を前述した。この設定は、ウェハＷの下面側及び表面側の２つの空間の圧力損失の相対的関係上、第１状態で加熱する工程におけるウェハＷの表面に沿う気流が顕著に弱まるため、例えば、後述する膜厚ムラを大きく改善すべきときに用いることができる。

【0058】

第１の状態での塗布膜の乾燥及び第２の状態での塗布膜の乾燥の間、排気口５０を介した排気は継続され、開口１６ａから排気口５０に向かう気流は形成され続ける共に、ガス供給管６０からのパージガスの供給は継続される。

【0059】

第２の状態でのウェハＷの加熱を開始してから所定時間が経過し、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥が完了すると、前述の例１と同様に、ウェハＷが、温度調節領域１４に移動された後、冷却板２０で所定の時間冷却され、温度調節される。そして、ウェハＷがウェハ搬送装置により搬出され、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理が終了する。

【0060】

本例の場合、溶媒の気化が多い第２の状態での塗布膜の乾燥の間、開口１６ａから排気口５０に向かう気流が形成されている。そして、上記乾燥の間、気流方向の下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側へ、ガス供給管６０からのパージガスが、開口１６ａ側に向かう方向に供給される。そのため、本例においても、上記乾燥の間、上記気流方向（図３等のＹ方向）の下流側にあたる、熱板３０の上方の空間Ｓの排気口５０側において、気化溶媒濃度が高くなることを抑制することができる。

【0061】

また、前述の加熱処理の例１の場合、本発明者らが鋭意調査したところ、塗布膜材料の種類等によって、排気口５０に向かう気流方向と平行な膜厚ムラが生じること、すなわち、膜厚の薄い部分または厚い部分が上記気流方向と平行に生じることがある。それに対し、本例の加熱処理では、塗布膜の流動性が高い初期段階では、ウェハＷの表面に沿って流れる気流の弱い状態で塗布膜の乾燥を進め、上記気流の影響を受けない程度に塗布膜の硬化が進んだ後から、上記気流を強い状態として気化溶媒を除去しながら塗布膜の硬化をさらに進める。そのため、本例によれば、排気口５０に向かう気流方向と平行な膜厚ムラが生じるのを抑制することができる。

【0062】

また、ウェハＷの表面に沿って流れる気流を弱くする方法としては、空間Ｓからの排気量を低下させる方法が考えられる。しかし、この方法では、塗布膜からの気化溶媒が空間Ｓの外部すなわち加熱装置１の外部に漏れ出すおそれがある。それに対し、本例では、空間Ｓからの排気量を低下させずに、ウェハＷの表面に沿って流れる気流を弱くしている。したがって、本例によれば、気化溶媒が外部へ漏れ出すリスクを抑制しながら、排気口５０に向かう気流方向と平行な膜厚ムラが生じるのを抑制することができる。

【0063】

また、ウェハＷの表面に沿って流れる気流を弱くする方法としては、空間Ｓに取り込む気体の流量を低下させる方法が考えられる。しかし、この方法では、塗布膜からの気化溶媒をウェハＷの上方から適切に除去することができず、塗布膜の乾燥速度が低下しスループットが悪化するおそれがある。それに対し、本例では、空間Ｓに取り込む気体の流量を低下させずに、ウェハＷの表面に沿って流れる気流を弱くしている。したがって、本例によれば、塗布膜の乾燥速度の低下を抑制しながら、排気口５０に向かう気流方向と平行な膜厚ムラが生じるのを抑制することができる。

【0064】

＜加熱処理の例２＞
続いて、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理の他の例を説明する。なお、前述の例１、２と同様な部分についてはその説明を省略する。

【0065】

本例においても、ウェハＷは、冷却板２０により、開口１６ａを介して熱板３０の上方に移動される。
その後、昇降ピン３３が受け渡し位置まで上昇されて、ウェハＷが昇降ピン３３に受け渡され、次いで冷却板２０が熱板３０の上方から退避する。

【0066】

次に、シャッタ１６ｂにより開口１６ａが所定の開度とされると共に、排気口５０を介した熱板３０の上方の空間Ｓの排気が開始され、さらに、ガス供給管６０からのパージガスの供給が開始される。

【0067】

その後、ウェハＷが、図６に示すように、受け渡し位置Ｐ１とは異なる位置（具体的には下方の位置）であって熱板３０からウェハＷまでの距離が前述の第１の状態すなわち一点鎖線で示す中間位置Ｐ２より近くなる昇温位置Ｐ３に移動され、その状態で、熱板３０からの熱によりウェハＷが加熱され、ウェハＷの温度が、第１の状態での加熱時の目標温度に近い温度とされる。

【0068】

その後、前述の例２と同様に、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥が第１の状態で行われ、その後、同乾燥が第２の状態で行われる。

【0069】

昇温位置Ｐ３でのウェハＷの加熱、第１の状態での塗布膜の乾燥及び第２の状態での塗布膜の乾燥の間、排気口５０を介した排気は継続され、開口１６ａから排気口５０に向かう気流は形成され続ける共に、ガス供給管６０からのパージガスの供給は継続される。

【0070】

第２の状態でのウェハＷ上の塗布膜の乾燥が完了すると、前述の例１、２と同様に、ウェハＷが、温度調節領域１４に移動された後、冷却板２０で所定の時間冷却され、温度調節される。そして、ウェハＷがウェハ搬送装置により搬出され、加熱装置１によるウェハＷの加熱処理が終了する。

【0071】

本例によれば、ウェハＷが第１の状態での加熱時の目標温度に到達するまでの時間を短縮することができる。

【0072】

（第２実施形態）
＜加熱装置＞
図７は、第２実施形態にかかる加熱装置の構成の概略を示す横断面図である。
図７の加熱装置１ａは、図１等に示した加熱装置１の構成に加え、別のガス供給部としてのガス供給管１１０、１１１を有している。

【0073】

ガス供給管１１０、１１１は、ガス供給管６０と同様、上部領域１２における加熱領域１５に設けられている。また、ガス供給管１１０、１１１は、ガス供給管６０と同様、熱板３０の上方の空間Ｓ（図２参照）にパージガス（例えば圧縮空気や窒素ガス等の不活性ガス）を供給するためのものであり、例えば、配管１１２、１１３を介してパージガスの供給源１１４、１１５に接続されている。

【0074】

ただし、ガス供給管１１０、１１１は、ガス供給管６０と異なり、開口１６ａから排気口５０に向かう気流方向と平面視において直交する方向（図のＸ方向）にかかる、熱板３０に載置されたウェハＷの側方に設けられている。また、ガス供給管１１０、１１１は、図７において灰色矢印で示すように、熱板３０の上方の空間Ｓ（図２参照）に、上記直交する方向（図のＸ方向）にパージガスを供給する。

【0075】

具体的には、ガス供給管１１０は、上記直交する方向にかかる、熱板３０に載置されたウェハＷの一方側（図のＸ方向正側）の側方に設けられ、熱板３０の上方の空間Ｓに、上気直交する方向の他方側（図のＸ方向負側）に向けてパージガスを供給する。また、ガス供給管１１１は、上記直交する方向にかかる、熱板３０に載置されたウェハＷの他方側（図のＸ方向負側）の側方に設けられ、熱板３０の上方の空間Ｓに、上気直交する方向の一方側（図のＸ方向正側）に向けてパージガスを供給する。

【0076】

ガス供給管１１０、１１１が有するパージガスの吐出口１１６、１１７は、例えば、開口１６ａから排気口５０に向かう気流方向（図のＹ方向）に幅を有している。具体的には、吐出口１１６、１１７はそれぞれ、上記気流方向に沿って等間隔で複数設けられている。吐出口１１６、１１７の形成領域の上記気流方向の幅はそれぞれ、ウェハＷの直径と略同一である。

【0077】

ガス供給管１１０、１１１を設けることにより、以下の効果がある。すなわち、ガス供給管１１０、１１０を設けておらず、上記直交する方向にかかるウェハＷの側方から、上記直交する方向にパージガスを供給しない場合、図８の左側において点線で示すように、ウェハＷの周縁部における、上記直交する方向（図の左右方向）の両端部に、局所的に膜厚が薄い部分が生じることがある。言い換えると、上記直交する方向（図の左右方向）の端部に、局所的に乾燥が不足する部分が生じることがある。

【0078】

その理由としては以下が考えられる。すなわち、ガス供給管６０からのパージガスの流量や当該流量と排気流量とのバランス等といった条件次第では、ウェハＷの上記直交する方向にかかる両端部の上方において、筐体１０の側壁が近いことから、開口１６ａから排気口５０に向かう気流の流速が落ち、熱板３０に載置されたウェハＷ上の塗布膜から気化した溶媒が比較的滞留しやすい。その結果、ウェハＷの上記直交する方向にかかる両端部において、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥不足が生じることがあるものと考えられる。

【0079】

それに対し、本実施形態では、熱板３０に載置されたウェハＷの上記直交する方向にかかる側方に設けられたガス供給管１１０、１１１から、熱板３０の上方の空間Ｓに、上気直交する方向に向けて、補助的にパージガスを供給している。そのため、熱板３０上のウェハＷの上記直交する方向にかかる両端部の上方に、気化溶媒が滞留するのを抑制することができる。したがって、図８の右側において点線で示すように、ウェハＷの周縁部における、上記直交する方向（図の左右方向）の両端部に、局所的な膜厚が薄い部分が生じるのを抑制することができる。すなわち、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥度合いをより均一にすることができる。

【0080】

なお、図８に結果を示した評価は、上記直交する方向に向けてパージガスを供給することの簡易評価であり、ウェハＷの中央部を含めた全体的な膜厚の面内均一性に関しては、加熱処理時の条件の最適化の余地はある。

【0081】

複数の吐出口１１６、１１７から供給するパージガスの流量は、加熱処理後の膜厚の面内均一性の許容範囲内で調整され得る。
複数の吐出口１１６から供給するパージガスの流量は、吐出口１１６間で互いに等しくてもよいし異なっていてもよい。例えば、各吐出口１１６からのパージガスの流量は、熱板３０までの距離に応じて決められていてもよく、熱板３０までの距離が最も近い吐出口からの流量、すなわち、熱板３０における筐体１０の側壁に最も近い部分に対応する吐出口１１６からの流量が最も大きくなるようにしてもよい。これにより、ウェハＷ上の塗布膜の乾燥度合いをさらに均一にすることができる。
この場合、例えば、吐出口１１６毎に、流量を調整するための調整弁が設けられる。
吐出口１１７からのパージガスの流量は、例えば対向する吐出口１１６からのパージガスの流量と同様であるが、異なっていてもよい。

【0082】

なお、ガス供給管１１０、１１１は、ガス供給管６０と同様、排気口５０より下方に位置している。また、ガス供給管１１０、１１１は、熱板３０の上方の空間Ｓに、斜め上方向へ向けてパージガスを供給する。これによりガス供給管１１０、１１１からのパージガスが、熱板３０に載置されたウェハＷ上の塗布膜に直接当たることがないため、ガス供給管１１０、１１１からのパージガスにより上記塗布膜が変形するのを防ぐことができる。

【0083】

（変形例）
以上の例では、塗布膜は、ネガ型のレジスト液から形成されていたが、ポジ型のレジスト液から形成されてもよい。また、塗布膜は、レジスト液以外の塗布液から形成されてもよい。

【0084】

また、以上の例では、熱板３０の上方の空間Ｓにガスを流入させるガス流入部が、開口１６ａであったが、上記ガス流入部は、ガスを吐出するガス吐出部で構成されていてもよい。

【0085】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0086】

なお、上記までに説明した各構成は、添付の請求の範囲に明記した例以外にも、互いに組み合わせて実施及び利用され得る。

【符号の説明】

【0087】

１ 加熱装置
１ａ 加熱装置
１６ａ 開口
３０ 熱板
５０ 排気口
６０ ガス供給管
Ｓ 空間
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】