特許 7565422 熱処理装置及び処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-02

(45)【発行日】2024-10-10

(54)【発明の名称】熱処理装置及び処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20241003BHJP

   F26B 3/04 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 567

F26B3/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023168441

(22)【出願日】2023-09-28

(62)【分割の表示】P 2019224598の分割

【原出願日】2019-12-12

(65)【公開番号】P2023171444

(43)【公開日】2023-12-01

【審査請求日】2023-09-28

(31)【優先権主張番号】P 2019134446

(32)【優先日】2019-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】佐野 要平

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２３５４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１５９１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｆ２６Ｂ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レジストの被膜が形成された基板を熱処理する熱処理装置であって、
前記基板を支持して加熱する熱板と、
前記熱板上の処理空間を覆うチャンバと、
前記チャンバ内において、処理用ガスを前記処理空間に吐出するガス吐出部と、
前記チャンバ内において、前記基板の表面よりも下方から前記チャンバ内に気体を供給する気体供給部と、
前記処理空間の上方に設けられた排気孔から前記チャンバ内を排気する排気部と、
を有し、
前記気体供給部は、
前記チャンバ内と接続された気体流路と、
前記気体流路の前記チャンバ側の端部において、流路面積を制御する整流部と、
を含む、熱処理装置。

【請求項2】

前記被膜は、メタル含有レジストによる被膜である、請求項１に記載の熱処理装置。

【請求項3】

前記排気孔は、前記ガス吐出部の周縁よりも内側に設けられる、請求項１または２に記載の熱処理装置。

【請求項4】

前記排気孔の少なくとも一部は前記基板よりも外周に設けられる、請求項１または２に記載の熱処理装置。

【請求項5】

前記気体供給部は、前記基板よりも外周から前記チャンバ内に気体を供給する、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱処理装置。

【請求項6】

レジストの被膜が形成された基板について、熱板において支持して加熱することで熱処理する熱処理方法であって、
チャンバ内において、
処理用ガスを前記熱板上の処理空間に吐出することと、
前記基板の表面よりも下方から前記チャンバ内に気体を供給することと、
前記処理空間の上方に設けられた排気孔から前記チャンバ内を排気することと、
を実行しながら前記熱処理を行い、
前記チャンバ内に気体を供給することは、
前記チャンバ内と接続された気体流路により前記チャンバ内に気体を供給することと、
前記気体流路の前記チャンバ側の端部において、清流部によって流路面積を制御することと、
を含む、熱処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱処理装置及び熱処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レジストパターンの微細化を実現するために、金属を含有するレジストであるメタル含有レジストを用いた基板について熱処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１６－５３０５６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による熱処理装置は、レジストの被膜が形成された基板を熱処理する熱処理装置であって、前記基板を支持して加熱する熱板と、前記熱板上の処理空間を覆うチャンバと、前記チャンバ内において、処理用ガスを前記処理空間に吐出するガス吐出部と、前記チャンバ内において、前記基板の表面よりも下方から前記チャンバ内に気体を供給する気体供給部と、前記処理空間の上方に設けられた排気孔から前記チャンバ内を排気する排気部と、を有する、熱処理装置である。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制する技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一つの例示的実施形態に係る基板処理システムの概略構成を例示する図である。

【図2】基板処理装置の内部構成を例示する模式図である。

【図3】基板処理方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態に係る熱処理ユニットの構成を例示する模式図である。

【図5】熱処理ユニットのガス吐出部近傍の構成を例示する模式図である。

【図6】制御装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図7】熱処理ユニットにおける気体及び昇華物の移動に係るシミュレーション結果を例示する図である。

【図8】熱処理ユニットにおける気体及び昇華物の移動に係るシミュレーション結果を例示する図である。

【図9】第２実施形態に係る熱処理ユニットの構成を例示する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態に係る熱処理装置は、レジストの被膜が形成され、当該被膜に露光処理が施された基板を熱処理する熱処理装置であって、前記基板を支持して加熱する熱板と、前記熱板上の処理空間を覆うチャンバと、前記チャンバ内において、処理用ガスを前記熱板上の前記基板に向けて上方から吐出するガス吐出部と、前記チャンバ内において、前記基板の表面よりも下方から前記チャンバ内に気体を供給する気体供給部と、前記処理空間の上方に設けられた下方に開口する排気孔から前記チャンバ内を排気する排気部と、を有する。

【0010】

上記の熱処理装置によれば、ガス吐出部から処理用ガスが基板の表面に設けて吐出されることにより、基板の熱処理が促進される。一方、熱処理装置は、基板の表面よりも下方からチャンバ内に気体を供給する気体供給部と、処理空間の上方に設けられた下方に開口する排気孔からチャンバ内を排気する排気部とを有する。そのため、これらの間を流れる気体によって基板の周囲に上昇流が形成される。このため、熱処理時に基板から発生した昇華物の移動が上昇流によって遮られる。したがって、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0011】

前記被膜は、メタル含有レジストによる被膜である態様とすることができる。

【0012】

メタル含有レジストを用いる場合、被膜からの昇華物が金属成分を含有するため、装置内の各部に付着することによる影響が大きくなり得る。これに対して、上記の構成とすることで、基板上の被膜からの金属成分を含有する昇華物の飛散を抑制することが可能となることから、装置への昇華物の付着による影響を効果的に小さくすることができる。

【0013】

前記排気孔は、前記ガス吐出部の周縁よりも内側に設けられる態様とすることができる。

【0014】

排気孔がガス吐出部の周縁よりも内側に設けられる場合、排気孔へ向かう気体は、基板上の被膜からの昇華物を含む気体は、ガス吐出部の周縁よりも内側に向かう上昇流を形成する。そのため、基板上の被膜からの基板よりも外側への昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0015】

前記排気孔の少なくとも一部は前記基板よりも外周に設けられる態様とすることができる。

【0016】

排気孔の少なくとも一部が基板よりも外周に設けられる場合、基板の周囲において気体が上方の排気孔へ向かう流れが形成されるため、この排気孔へ向かう気体の流れよりも外側への昇華物の移動が抑制される。したがって、基板上の被膜からの基板よりも外側への昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0017】

前記気体供給部は、前記基板よりも外周から前記チャンバ内に気体を供給する態様とすることができる。

【0018】

前記基板よりも外周から前記チャンバ内に気体を供給することで、基板の周囲においてより気流が強化された上昇流を形成することができる。

【0019】

前記気体供給部は、前記チャンバ内と接続された気体流路と、前記気体流路の前記チャンバ側の端部において、流路面積を制御する整流部と、を含む態様とすることができる。

【0020】

整流部を有することで、気体流路のチャンバ側の端部における流路面積を制御することができる。この流路面積を制御する構成を有することで、例えば、昇華物の飛散をより抑制することが可能な上昇流を制御することも可能となる。また、基板上のレジストパターンの品質を考慮して上昇流を制御することも可能となる。

【0021】

前記チャンバ内には、前記整流部よりも上方且つ前記排気部よりも前記基板の径方向外側に、外側空間を有し、前記外側空間に接続されて前記チャンバ内に気体を供給する前記気体供給部とは異なる第２気体供給部を有し、前記第２気体供給部は、前記整流部側において前記外側空間に対して接続される態様とすることができる。

【0022】

上記のように排気部よりも基板の径方向外側に外側空間が設けられていて、外側空間に接続された第２気体供給部からも気体が供給される場合、第２気体供給部から供給された外側空間を移動する気体も排気孔へ向かって移動する。そのため、チャンバ内での上昇流の乱れを防ぐことができ、昇華物の飛散を抑制することができる。また、第２気体供給部は、整流部側において外側空間に対して接続される構成とされている。そのため、第２気体供給部からの気体が上昇流と同じく上方に移動しながら排気孔へ向かって移動することができるため、外側空間及びその近傍での気体の滞留等を防ぐことができる。

【0023】

前記気体供給部は、前記チャンバ内と接続された気体流路を有し、前記気体流路は、前記熱板からの熱を伝熱可能とされている態様とすることができる。

【0024】

上記の構成とすることで、気体流路を移動する気体が熱板からの熱によって加熱された状態でチャンバ内に供給されるため、気体の供給による温度変動等を抑制することができる。

【0025】

前記ガス吐出部は、前記熱板上の前記基板に対向する面に沿って点在する複数の吐出孔を含む態様とすることができる。

【0026】

上記の構成とすることで、ガス吐出部からの処理用ガスを基板の表面に設けてより均一に吐出することができるので、レジストパターンの品質を高めることができる。

【0027】

別の例示的実施形態に係る熱処理方法は、レジストの被膜が形成され、当該被膜に露光処理が施された基板について、熱板において支持して加熱することで熱処理する熱処理方法であって、チャンバ内において、前記基板の表面よりも下方から前記チャンバ内に気体を供給し、前記チャンバ内の処理空間の上方に設けられた下方に開口する排気孔から前記チャンバ内を排気することで、前記基板の周囲に上昇流を形成しながら前記熱処理を行う。

【0028】

上記の熱処理方法によれば、基板の表面よりも下方からチャンバ内に気体を供給し、処理空間の上方に設けられた下方に開口する排気孔からチャンバ内を排気することにより基板の周囲に上昇流を形成しながら熱処理が行われる。このため、熱処理時に基板から発生した昇華物の移動が上昇流によって遮られる。したがって、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0029】

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0030】

＜第１実施形態＞
［基板処理システム］
図１～図６を参照して第１実施形態に係る基板処理システムを説明する。基板処理システム１は、基板に対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウエハＷである。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。基板処理システム１は、塗布・現像装置２と露光装置３とを備える。露光装置３は、ウエハＷ（基板）上に形成されたレジスト膜（感光性被膜）を露光する装置である。具体的には、露光装置３は、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウエハＷ（基板）の表面にレジスト（薬液）を塗布してレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。以下の例示的実施形態では、基板処理システム１は、金属を含有するレジスト（以下、「メタル含有レジスト」という。）を用いて、メタル含有レジストの被膜を形成する場合について説明する。例えば、基板処理システム１は、スズ（Ｓｎ）を含有するレジストを用いて上記被膜を形成してもよい。ただし、レジストの種類は上記に限定されない。

【0031】

［基板処理装置］
以下、基板処理装置の一例として、塗布・現像装置２の構成を説明する。図１及び図２に示されるように、塗布・現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インタフェースブロック６と、制御装置１００とを備える。

【0032】

キャリアブロック４は、塗布・現像装置２内へのウエハＷの導入及び塗布・現像装置２内からのウエハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック４は、ウエハＷ用の複数のキャリアＣを支持可能であり、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ１を内蔵している。キャリアＣは、例えば円形の複数枚のウエハＷを収容する。搬送装置Ａ１は、キャリアＣからウエハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウエハＷを受け取ってキャリアＣ内に戻す。処理ブロック５は、複数の処理モジュール１１，１２，１３，１４を有する。

【0033】

処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウエハＷの表面上に下層膜を形成する。塗布ユニットＵ１は、下層膜形成用の処理液をウエハＷ上に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

【0034】

処理モジュール１２は、メタル含有レジストの被膜を形成する成膜処理を行う。処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ３と、熱処理ユニットＵ４と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ３及び熱処理ユニットＵ４により下層膜上にメタル含有レジストの被膜を形成する。塗布ユニットＵ３は、被膜形成用の処理液として、メタル含有レジストを下層膜の上に塗布する。熱処理ユニットＵ４は、被膜の形成に伴う各種熱処理を行う。これにより、ウエハＷの表面にメタル含有レジストの被膜が形成される。

【0035】

処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ５と、熱処理ユニットＵ６と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ５及び熱処理ユニットＵ６によりレジスト膜上に上層膜を形成する。塗布ユニットＵ５は、上層膜形成用の液体をレジスト膜の上に塗布する。熱処理ユニットＵ６は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。

【0036】

処理モジュール１４は、現像ユニットＵ７（現像処理ユニット）と、熱処理ユニットＵ８と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１４は、現像ユニットＵ７及び熱処理ユニットＵ８により、露光処理が施された被膜の現像処理及び現像処理に伴う熱処理を行う。これにより、ウエハＷの表面にメタル含有レジストを用いたレジストパターンが形成される。具体的には、熱処理ユニットＵ８は、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）を行う。現像ユニットＵ７は、熱処理ユニットＵ８により加熱処理（ＰＥＢ）が施されたウエハＷを現像処理する。例えば、現像ユニットＵ７は、露光済みのウエハＷの表面上に現像液を塗布した後、これをリンス液により洗い流すことで、メタル含有レジストの被膜の現像処理を行う。熱処理ユニットＵ８は、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）を行ってもよい。以下、特に説明がない限り、熱処理ユニットＵ８での熱処理は、「現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ）」であるとして説明する。また、メタル含有レジストの被膜は、単に「被膜」として説明する。

【0037】

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームを含む搬送装置Ａ７が設けられている。搬送装置Ａ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウエハＷを昇降させる。

【0038】

処理ブロック５内におけるインタフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

【0039】

インタフェースブロック６は、露光装置３との間でウエハＷの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック６は、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。搬送装置Ａ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウエハＷを露光装置３に渡す。搬送装置Ａ８は、露光装置３からウエハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

【0040】

図３には、塗布・現像処理を含む基板処理手順の一例が示されている。制御装置１００は、例えば以下の手順で塗布・現像処理を実行するように塗布・現像装置２を制御する。まず制御装置１００は、キャリアＣ内のウエハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように搬送装置Ａ１を制御し、このウエハＷを処理モジュール１１用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

【0041】

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１１内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷの表面上に下層膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する（ステップＳ０１）。その後制御装置１００は、下層膜が形成されたウエハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウエハＷを処理モジュール１２用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

【0042】

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１２内の塗布ユニットＵ３及び熱処理ユニットＵ４に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷの下層膜上にメタル含有レジストの被膜を形成するように塗布ユニットＵ３及び熱処理ユニットＵ４を制御する（ステップＳ０２）。その後制御装置１００は、ウエハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウエハＷを処理モジュール１３用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

【0043】

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１３内の各ユニットに搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷの被膜上に上層膜を形成するように塗布ユニットＵ５及び熱処理ユニットＵ６を制御する（ステップＳ０３）。その後制御装置１００は、ウエハＷを棚ユニットＵ１１に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。

【0044】

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１に収容されたウエハＷを露光装置３に送り出すように搬送装置Ａ８を制御する。そして、露光装置３において、ウエハＷに形成された被膜に露光処理が施される（ステップＳ０４）。その後制御装置１００は、露光処理が施されたウエハＷを露光装置３から受け入れて、当該ウエハＷを棚ユニットＵ１１における処理モジュール１４用のセルに配置するように搬送装置Ａ８を制御する。

【0045】

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１のウエハＷを処理モジュール１４内の熱処理ユニットＵ８に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。そして、制御装置１００は、ウエハＷの被膜に現像前の熱処理を施すように熱処理ユニットＵ８を制御する（ステップＳ０５）。次に、制御装置１００は、熱処理ユニットＵ８により熱処理が施されたウエハＷの被膜に現像処理、及び現像処理後の熱処理を施すように現像ユニットＵ７及び熱処理ユニットＵ８を制御する（ステップＳ０６，Ｓ０７）。その後制御装置１００は、ウエハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウエハＷをキャリアＣ内に戻すように搬送装置Ａ７及び搬送装置Ａ１を制御する。以上で塗布・現像処理を含む基板処理が完了する。

【0046】

なお、基板処理装置の具体的な構成は、以上に例示した塗布・現像装置２の構成に限られない。基板処理装置は、メタル含有レジストの被膜を形成する成膜処理を行うユニット、露光処理後に被膜を熱処理する熱処理ユニット、被膜を現像処理する現像ユニット、及びこれらを制御可能な制御装置を備えていればどのようなものであってもよい。

【0047】

（熱処理ユニット）
続いて、処理モジュール１４の熱処理ユニットＵ８の一例について、図４及び図５を参照して詳細に説明する。図４に示されるように、熱処理ユニットＵ８は、加熱機構２０と、ウエハ昇降機構３０（昇降部）と、収容機構４０と、ガス供給機構６０（ガス供給部）と、排気機構７０（排気部）と、を備える。なお、図４では、一部の要素を除き断面であることを示すハッチングが省略されている。

【0048】

加熱機構２０は、ウエハＷを加熱するように構成されている。加熱機構２０は、熱板２１を備える。熱板２１は、熱板ヒータ２２を含む。熱板２１は、熱処理対象のウエハＷを支持し、支持している当該ウエハＷを加熱する。熱板２１は、一例として略円板状に形成されている。熱板２１の直径は、ウエハＷの直径よりも大きくてもよい。熱板２１は載置面２１ａを有している。載置面２１ａの所定位置にウエハＷが載置されることで、熱板２１はウエハＷを支持する。熱板２１は、熱伝導率の高いアルミ、銀、又は銅等の金属によって構成されてもよい。

【0049】

熱板ヒータ２２は、熱板２１の温度を上昇させる。熱板ヒータ２２は、熱板２１の内部に設けられていてもよく、熱板２１上に設けられていてもよい。熱板ヒータ２２は、抵抗発熱体により構成されていてもよい。熱板ヒータ２２に対して電流が流れることにより、熱板ヒータ２２は発熱する。そして、熱板ヒータ２２からの熱が伝熱して、熱板２１の温度が上昇する。熱板ヒータ２２には、制御装置１００からの指示に応じた値の電流が流れてもよく、制御装置１００からの指示に応じた値の電圧が印加され、当該電圧値に応じた電流が流れてもよい。

【0050】

ウエハ昇降機構３０は、熱板２１上においてウエハＷを昇降させるように構成されている。具体的には、ウエハ昇降機構３０は、熱板２１の載置面２１ａにウエハＷが載置される処理高さと、熱板２１と離間した上方においてウエハＷの受け渡しを行う受渡高さとの間でウエハＷを昇降させる。ウエハ昇降機構３０は、複数（例えば３本）の支持ピン３１と、昇降駆動部３２とを備える。

【0051】

支持ピン３１は、ウエハＷを下方から支持するピンである。例えば、支持ピン３１は、熱板２１を貫通するように上下方向に延びるように構成されていてもよい。複数の支持ピン３１は、熱板２１の中心周りの周方向において互いに等間隔に配置されていてもよい。昇降駆動部３２は、制御装置１００の指示に応じて支持ピン３１を昇降させる。昇降駆動部３２は、例えば昇降アクチュエータである。

【0052】

収容機構４０は、熱処理の対象であるウエハＷを収容するように構成されている。収容機構４０は、チャンバ４１と、チャンバ駆動部４５とを備える。チャンバ４１は、熱処理を行う処理空間Ｓを形成するように構成されている。換言すると、チャンバ４１は熱板２１上の処理空間Ｓを覆う。チャンバ４１は、下チャンバ４２と、上チャンバ４３と、下チャンバ４２と上チャンバ４３との間に設けられたサポートリング４４と、を有する。

【0053】

下チャンバ４２は、熱板２１の周囲に設けられる。下チャンバ４２は、熱板２１の周縁部を囲むように円筒状を呈していてもよい。下チャンバ４２と、熱板２１との間には、内部の処理空間Ｓと連通する空間が形成されていてもよい。この空間は、処理空間Ｓ内外を接続する気体流路８１として機能する。気体流路８１は、環状に形成されていてもよい。また、下チャンバ４２が熱板２１を保持する構成とされとしたうえで、下チャンバ４２と熱板２１との間に環状に並べて複数の気体流路８１が形成されるように、複数の貫通孔が下チャンバ４２に形成される構成であってもよい。下チャンバ４２は、熱処理ユニットＵ８において所定の位置に固定されていてもよい。

【0054】

気体流路８１が図５に示す配置とされている場合、熱板２１の熱が気体流路８１に伝熱可能な構成とすることができる。このような構成とした場合、気体流路８１内の気体が熱板２１からの熱によって加熱され得る。

【0055】

サポートリング４４は、下チャンバ４２の上端４２ａに取り付けられた平板状且つ環状の部材であってもよい。サポートリング４４は、その外周側端部４４ａが下チャンバ４２の上端４２ａに対して固定されると共に、内周側が処理空間Ｓの中央側へ突出し、上面から見たときに内周側端部４４ｂが熱板２１と重なる位置とされる。また、サポートリング４４の内周側端部４４ｂは、上面から見たときに熱板２１上のウエハＷとは重ならない位置とされる。サポートリング４４の下面４４ｃと熱板２１の載置面２１ａとの間は離間していて、この空間は処理空間Ｓに連通している気体流路８１の一部となる。上記の気体流路８１及びサポートリング４４は、ウエハＷの表面よりも下方からチャンバ４１内に気体を供給する気体供給部として機能する。

【0056】

上チャンバ４３は、下チャンバ４２と共にチャンバ４１内に処理空間Ｓを形成する蓋体である。上チャンバ４３が下チャンバ４２に当接することで、チャンバ４１内に処理空間Ｓが形成される。上チャンバ４３は、天板４３ａと、側壁４３ｂと、有していてもよい。

【0057】

天板４３ａは、下チャンバ４２及びサポートリング４４と同程度の直径を有する円板状を呈している。天板４３ａは、熱板２１の載置面２１ａと上下方向において対向するように配置されている。つまり、天板４３ａは熱板２１の載置面２１ａを覆っている。天板４３ａの下面は、処理空間Ｓの上面を構成している。側壁４３ｂは、天板４３ａの外縁から下方に延びるように構成されている。側壁４３ｂは、熱板２１の載置面２１ａを囲っている。側壁４３ｂの内面は、処理空間Ｓの周面を構成している。

【0058】

チャンバ駆動部４５は、上チャンバ４３を昇降させる。例えば、チャンバ駆動部４５は、昇降アクチュエータである。チャンバ駆動部４５により上チャンバ４３が上昇することで、チャンバ４１は開状態となる。チャンバ駆動部４５により上チャンバ４３が下チャンバ４２上のサポートリング４４に当接するまで下降することで、チャンバ４１は閉状態となる。チャンバ４１が閉状態であるとき、チャンバ４１内部には処理空間Ｓが形成される。また、チャンバ４１が開状態であるとき、熱板２１の上方の空間がチャンバ４１外部の空間と接続されている。ただし、チャンバ４１が閉状態で処理空間Ｓが形成された状態であっても、上チャンバ４３とサポートリング４４との間には小さな空間が形成されていてもよい。この空間は、気体流路８２となり得る。また、チャンバ４１が閉状態で処理空間Ｓが形成された状態であっても、熱板２１と下チャンバ４２及びサポートリング４４とによって形成された気体流路８１を介して、処理空間Ｓは外部の空間と接続されている。ただし、開状態と比較して処理空間Ｓ内外を通じる流路は限られているため、移動可能な気体の量は制限される。

【0059】

上チャンバ４３は、ガス吐出部５０を含んでいる。ガス吐出部５０は、チャンバ４１内において、熱板２１上のウエハＷに向けて上方からガスを吐出する。ガス吐出部５０は、水分を含有したガスを熱板２１上のウエハＷに向けて吐出する。ガス吐出部５０は、水分含有ガス以外のガスを吐出してもよい。例えばガス吐出部５０は、不活性ガスを熱板２１上のウエハＷに向けて吐出してもよい。ガス吐出部５０は、天板４３ａに設けられている。ガス吐出部５０は、天板４３ａ内の下側に設けられたバッファ空間と、天板４３ａの下面にバッファ空間と処理空間Ｓとの間を貫通する複数のガス吐出部５０を有する。

【0060】

複数の吐出孔５１は、天板４３ａの下面のうち熱板２１上のウエハＷに対向する部分（対向面５０ａ）内に略均一な密度で点在している。例えば図５に示されるように、複数の吐出孔５１は、対向面５０ａのうちの熱板２１上のウエハＷと対向する領域（以下、「対向領域」という。）において、散らばって配置されている。対向領域とは、上下方向から見て、対向面５０ａのうちの熱板２１上のウエハＷと重なる領域である。ガス吐出部５０が水分含有ガスを吐出する場合に、ウエハＷの上面の空間において水分量（湿度）がウエハＷの上面全域において略均一となるように、複数の吐出孔５１が点在していてもよい（散らばって配置されていてもよい）。複数の吐出孔５１は、対向領域において孔密度が均一となるように点在していてもよい。孔密度とは、対向領域内の単位面積当たりに吐出孔５１の開口面積が占める割合である。なお、吐出孔５１が設けられる領域は、上記の対向領域よりも外側を含まないように形成されている。すなわち、吐出孔５１は平面視においてウエハＷと重なる領域にのみ設けられていて、その外側には設けられないようにされる。

【0061】

複数の吐出孔５１の開口面積は、互いに略同一であってもよい。上下方向から見て、吐出孔５１の形状は円状であってもよい。横方向において吐出孔５１同士の間隔は均一であってもよく、縦方向において吐出孔５１同士の間隔は均一であってもよい。横方向及び縦方向の双方において吐出孔５１同士の間隔が均一であってもよい。

【0062】

図４に戻り、ガス供給機構６０は、ガス吐出部５０にウエハＷの熱処理に用いられるガスとしての処理用ガスを供給するように構成されている。ガス供給機構６０は、水分含有ガスまたは不活性ガスをガス吐出部５０に供給してもよい。例えばガス供給機構６０は、ガス供給路６１と、ガス供給源６２と、を備える。なお、供給するガスの種類等に応じて、複数のガス供給源を設けてもよい。また、必要に応じてガス切替部等を設けてもよい。

【0063】

ガス供給路６１は、ガス吐出部５０にガスを供給するための流路である。ガス供給路６１の一端は、ガス吐出部５０に接続されている。ガス供給路６１の他端はガス供給源６２に接続される。また、ガス供給路６１上には、ガス吐出部５０に供給するガスのガス量を制御するためのバルブ等が設けられていてもよい。バルブは、制御装置１００からの指示に基づいて開閉を切り替える構成であってもよい。

【0064】

ガス供給源６２は、ガス供給路６１を介してガスをガス吐出部５０に供給する。ガス供給源６２は、例えば、水分濃度が調節された水分含有ガスをガス吐出部５０に向けて供給してもよい。また、ガス供給源６２は、不活性ガスをガス吐出部５０に向けて供給してもよい。不活性ガスとは、ウエハＷが加熱される際に被膜から生じる金属昇華物と反応しにくいガスである。ガス供給源６２は、不活性ガスとして、水分含有ガスと比較して酸素濃度が低いガスを供給していてもよく、湿度が低いガスを供給していてもよい。例えばガス供給源６５は、酸素濃度が低いガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを供給していてもよく、湿度が低いガスとしてドライエアを供給していてもよい。

【0065】

排気機構７０（排気部）は、チャンバ４１内の気体をチャンバ４１の外部に排出するように構成されている。排気機構７０は、ガス吐出部５０の外側に設けられた排気孔を介して処理空間Ｓの外周からチャンバ内を排気する。排気機構７０は、複数の排気孔７１と、排気装置７２とを備える。複数の排気孔７１は、図５に例示するように、ガス吐出部５０のウエハＷに対応した対向面５０ａの外周部に設けられる。複数の排気孔７１は、上チャンバ４３の天板４３ａ内に設けられ、天板４３ａの内面の外周部（すなわち処理空間Ｓの上面の外周部）にそれぞれ開口している。天板４３ａ内での排気孔７１の形状は特に限定されない。排気装置７２は、複数の排気孔７１を介して処理空間Ｓ内の気体をチャンバ４１外に排出する。排気装置７２は、例えば排気ポンプである。なお、排気孔７１がガス吐出部５０の外側に環状に形成されていてもよい。なお、排気孔７１は、上方から見たときに、ウエハＷの外周よりも外側に排気孔７１の少なくとも一部が設けられている構成とすることができる。すなわち、排気孔７１は、上面から見たときにその一部がウエハＷと重なる位置に設けられていてもよい。

【0066】

処理空間Ｓでは、ウエハＷの周囲の外周側に気体流路８１の端部８１ａ（処理空間Ｓ側の端部）が設けられる。この端部８１ａは、ウエハＷの外周よりも外側（ウエハＷの径方向外側）に設けられる。また、端部８１ａの位置は、ウエハＷの上面よりも下側とすることができる。気体流路８１の端部８１ａの位置は、サポートリング４４の内周側端部４４ｂの位置または形状によって制御することができる。すなわち、サポートリング４４は、気体流路８１を移動する気体の移動経路を規制し、流路面積を制御する整流部としても機能する。

【0067】

また、処理空間Ｓ内で中央に向けて突出するサポートリング４４の上方には、上チャンバ４３の天板４３ａとの間に気体流路８２となり得る隙間から連続する外側空間Ｓ１が形成される。外側空間Ｓ１は、排気機構７０の排気孔７１よりも熱処理ユニットＵ８の径方向外周側に設けられる。また、外側空間Ｓ１は気体流路８２よりも上下方向で見たときの断面積が大きくなっている。したがって、気体流路８２から外側空間Ｓ１に導入される気体は、外側空間Ｓ１においてその流速が小さくなる。気体流路８２は、処理空間Ｓ内の外側空間Ｓ１に対して気体を供給する第２気体供給部として機能する。

【0068】

なお、気体流路８１及び気体流路８２から供給される気体の種類は特に限定されず、例えば、大気であってもよい。また、処理用ガスが供給されるように気体流路８１及び気体流路８２に対してガス供給源を接続する構成であってもよい。

【0069】

（制御装置）
図１に示されるように、制御装置１００は、機能上の構成として、記憶部１０１と制御部１０２とを備える。記憶部１０１は、熱処理ユニットＵ８を含む塗布・現像装置２の各部を動作させるためのプログラムを記憶している。記憶部１０１は、各種のデータ（例えば、熱処理ユニットＵ８を動作させるための指示信号に係る情報）や、各部に設けられたセンサ等からの情報をも記憶している。記憶部１０１は、例えば半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクである。当該プログラムは、記憶部１０１とは別体の外部記憶装置や、伝播信号などの無形の媒体にも含まれ得る。これらの他の媒体から記憶部１０１に当該プログラムをインストールして、記憶部１０１に当該プログラムを記憶させてもよい。制御部１０２、記憶部１０１から読み出したプログラムに基づいて、塗布・現像装置２の各部の動作を制御する。

【0070】

制御装置１００は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば制御装置１００は、図６に示される回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、タイマー１２４と、入出力ポート１２５とを有する。ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の基板処理手順を制御装置１００に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。タイマー１２４は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。入出力ポート１２５は、プロセッサ１２１からの指令に従って、熱処理ユニットＵ８との間で電気信号の入出力を行う。

【0071】

なお、制御装置１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御装置１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成されていてもよい。

【0072】

［熱処理ユニットでの動作について］
図４に戻り、熱処理ユニットＵ８における熱処理時の動作について説明する。熱処理時には、制御装置１００の制御部１０２は、まずチャンバ駆動部４５を駆動することにより上チャンバ４３を上昇させる。これにより、チャンバ４１内の空間は、チャンバ４１の外側の空間と接続される。次に、制御装置１００の制御部１０２は、ウエハＷをチャンバ４１内に搬入するように搬送装置Ａ３及びウエハ昇降機構３０を制御する。例えば、ウエハ昇降制御部１１２が昇降駆動部３２を駆動して支持ピン３１を上昇させた状態で、制御装置１００は支持ピン３１上にウエハＷを配置するように搬送装置Ａ３を制御する。

【0073】

次に、制御装置１００の制御部１０２は、チャンバ駆動部４５を駆動することにより上チャンバ４３を下降させる。制御部１０２の制御により、ウエハ昇降制御部１１２が昇降駆動部３２を駆動することにより支持ピン３１を下降させ、支持ピン３１に支持されているウエハＷを熱板２１に載置させる。このようにチャンバ４１内において処理空間Ｓが形成され、ウエハＷが載置面２１ａに載置されることで、処理対象のウエハＷの熱処理が開始される。

【0074】

ウエハＷの熱処理を行っている間は、制御装置１００の制御部１０２は、ガス供給機構６０及び排気機構７０を動作させて、処理空間Ｓ内のガスの流れを制御する。具体的には、制御装置１００の制御により、ガス供給機構６０からガス吐出部５０を経て処理空間Ｓ内に所定流量Ｌ１でガスを供給する。また、制御装置１００の制御により、排気機構７０によって処理空間Ｓ内のガスを所定流量Ｌ２で排気孔７１から処理空間Ｓ外へ排出する。このとき、熱処理ユニットＵ８では、Ｌ１＜Ｌ２となるようにガス供給機構６０によるガス供給量と排気機構７０によるガス排出量とが制御される。したがって、その差分（Ｌ２－Ｌ１）に対応する気体が、気体流路８１及び気体流路８２から処理空間Ｓ内に供給される。気体流路８１及び気体流路８２は処理空間Ｓ外と接続されているため、所定量（Ｌ２－Ｌ１）の気体が外部から供給されることになる。なお、気体流路８２は閉状態とされている（上チャンバ４３とサポートリング４４とが当接して閉じている）か、または、気体流路８１と比較して流路断面積が非常に小さい状態とされる。そのため、気体流路８１を経て処理空間Ｓ内に供給される気体の量は、気体流路８２を経て処理空間Ｓ内に供給される気体の量と比べて十分に大きくなる。また、気体流路８１から供給される気体の流量Ｌ３は、ガス吐出部５０から供給されるガスの流量Ｌ１よりも大きくなるように、すなわち、Ｌ３＞Ｌ１の関係を満たすように制御される。

【0075】

上述のように、処理空間Ｓ内では、ガス吐出部５０からウエハＷの表面へ向けてほぼ均等に流量Ｌ１でガスが供給される。一方、排気孔７１から排気される気体の流量Ｌ２は、流量Ｌ１よりも大きくなるため、差分に相当する気体が気体流路８１（及び気体流路８２）を経て外部から処理空間Ｓ内に供給される。ガス吐出部５０からウエハＷの表面に供給されたガス及び気体流路８１（及び気体流路８２）を経て外部から供給された気体は、いずれも排気機構７０により排気孔７１から外部へ排出される。そのため、ウエハＷ表面では、ウエハＷ中央から外周へ向かう径方向にガスが移動する。また、ウエハＷの周囲では、気体流路８１から処理空間Ｓ内に供給される気体が排気孔７１へ移動するので、上昇流が形成される。ウエハＷに沿って径方向に移動したガスも上記の上昇流に含まれる形で、上方へ移動し、排気孔７１から排出される。なお、「上昇流」とは上方向へ向かう気体の流れをいう。

【0076】

ここで、熱処理ユニットＵ８において処理を行うウエハＷの表面に形成されている被膜がメタル含有レジストの被膜である場合、熱処理中にウエハＷ表面から金属成分を含む昇華物が発生する。この昇華物は熱板２１よりも低温の周辺部材（例えばチャンバ４１）に付着しやすい傾向がある。また、この昇華物は金属成分を含むことから熱処理ユニットＵ８の壁面、底面、天面等に付着すると装置の汚染を引き起こし得る。また、昇華物の付着により装置の性能低下が発生する可能性も考えられる。なお、この昇華物は、ウエハＷ表面近傍のガスと移動し得る。したがって、処理空間Ｓ内での昇華物の飛散を抑制するためには、ウエハＷ表面上の昇華物を含み得る気体が処理空間Ｓ内で分散しないように機体の移動を制御することが求められる。

【0077】

一方、ウエハＷ表面におけるガスの分布はウエハＷ上のレジストパターンの品質、特に線幅（ＣＤ）の均一性に影響する。メタル含有レジストを用いたレジストパターンの寸法は、熱処理中のチャンバ４１内の水分量に影響を受ける。１つのウエハＷ上での水分量の分布に偏りが生じると被膜内で反応する水分量（反応水分量）も偏る。したがって、ウエハＷ表面ではガス吐出部５０に対して供給されるガスが均質となり、且つ熱処理中においてウエハＷの中心領域と外周領域とでの反応水分量の差を小さくすること求められる。ウエハＷ表面のレジストパターンの線幅の均一性は、ウエハＷから得られる半導体製品等の品質とも関係する。したがって、レジストパターンの線幅の均一性が向上するようにウエハＷ上でのガスの移動を制御することが求められる。

【0078】

上記の点に関して、熱処理ユニットＵ８では、ウエハＷの外周に排気孔７１を設け、且つ、ウエハＷ表面へ向けてガスが供給されるガス吐出部５０のほかにウエハＷの外周においても気体流路８１を設けている。これにより、ウエハＷの外周端部近傍から排気孔７１へ向かう上昇流が形成される。このとき、ガス吐出部５０からウエハＷの表面に供給されてウエハＷ表面に沿って移動する昇華物を含み得る気体も、上昇流と共に排気孔７１へ移動する。したがって、上昇流よりも外周側の周辺部材等への昇華物の付着を防ぐことができる。なお、排気孔７１は、上方から見たときにウエハＷに近い位置で且つウエハＷの周縁よりも外側に配置された領域を含んでいる構成とした場合のほうが、昇華物の飛散を抑制することができる。上方から見たときに排気孔７１がウエハＷの外周に設けられている場合であっても、排気孔７１がチャンバの側壁（上チャンバ４３の側壁４３ｂ）に近い位置にあると、上昇流がチャンバの側壁近傍に形成されることになる。このような場合は、昇華物の飛散可能性が高まると考えられる。すなわち、排気孔７１は、上方から見たときにウエハＷと近接する位置に設ける構成とすることで、昇華物の飛散をさらに抑制できる。

【0079】

なお、ウエハＷの外周での上昇流がある程度整った状態で流れている場合、ウエハＷ表面上のガスがウエハＷの外周付近において排気孔７１へスムーズに流れやすくなると考えられる。そのためには、気体流路８１の端部８１ａにおける気体の流速をある程度大きくし、気体流路８１からの気体が処理空間Ｓ内に導入された際の上昇流の流速をある程度大きくすることが考えられる。熱処理ユニットＵ８では、上記の状態を実現するためにサポートリング４４が整流部として機能している。

【0080】

サポートリング４４の配置による気体流路８１の端部８１ａの形状と処理空間Ｓ内での気体及び昇華物の移動の状態について、図７及び図８を参照しながら説明する。

【0081】

図７（ａ）は、処理空間Ｓ内のウエハＷの外側での気体の移動をシミュレーションした結果を示したものである。また、図７（ｂ）は、ウエハＷからの昇華物の移動についてシミュレーションした結果を示したものである。また、図７（ｃ）は図７（ｂ）のうちウエハＷの外側を拡大したものである。なお、図７（ｂ）では、ウエハＷの中心に対応する位置に中心線Ｘを示している。

【0082】

図７（ａ）に示すように、ウエハＷの外側では、気体流路８１から供給される気体が、気体流路８１の端部８１ａ付近から進路方向を変更し、上方へ移動する上昇流Ｆ１が形成される。この上昇流Ｆ１は、排気孔７１からの排気量が大きいために形成されるものである。一方、ウエハＷの表面に沿って径方向に沿って外周方向へ移動する気体は、上昇流Ｆ１と合流して上方へ移動する。なお、気体流路８２が開口している場合（気体流路８２からの気体の供給が生じ得る場合）は、図７（ａ）に示すように、気体流路８２から供給された気体は、外側空間Ｓ１を移動して排気孔７１へ到達する。したがって、気体流路８２から気体が導入される場合は、外側空間Ｓ１を流れる気体は上昇流Ｆ１を妨げない程度の流れを形成して排気孔７１へ移動する。

【0083】

また、図７（ｂ）に示すように、ウエハＷの上方ではウエハＷ表面からの昇華物が飛散をしているが、特に図７（ｃ）に示すように、昇華物は、ウエハＷの外周への飛散が抑制されている。このように、処理空間Ｓ内では、上昇流Ｆ１が形成されていることにより、ウエハＷ上方を移動するガスが上昇流Ｆ１よりも外側へ移動することが抑制されるため、昇華物の外側への飛散を抑制することができる。

【0084】

図８では、サポートリング４４の内周側端部４４ｂを、図７に示す状態よりもウエハＷ側へ近付けた状態でのシミュレーションの結果を示している。図８（ａ）は、図７（ａ）に対応するシミュレーション結果を示したものであり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）に対応するシミュレーション結果を示したものである。

【0085】

図８（ａ）においても、図７（ａ）と同様に、ウエハＷの外側において、気体流路８１から供給される気体が、気体流路８１の端部８１ａ付近から進路方向を変更し、上方へ移動する上昇流Ｆ２が形成されていることがわかる。ただし、図７（ａ）に示す例と比較して、上昇流Ｆ２がウエハＷの外周端部近傍で曲がっていてその曲率が鋭くなっている。これは、気体流路８１の端部８１ａが図７（ａ）に示す例よりもウエハＷに近くなっているため、排気孔７１との位置関係から気体の進路が鋭く変化することに由来していると考えられる。また、端部８１ａとウエハＷとの距離が近くなっていることにより、図８（ｂ）に示すようにウエハＷの側面とサポートリング４４とによって形成される流路の幅Ｗ２が、図７（ｃ）に示す幅Ｗ１よりも小さくなっている。この結果、図８（ｂ）に示す例では図７（ｃ）に示す例と比較して、この領域を気体が移動する際に気体が拡がることが抑制される、より幅狭の上昇流Ｆ２が形成されると考えられる。この幅Ｗ１，Ｗ２は、当該位置における流路面積に相当する。

【0086】

このように上昇流Ｆ２がウエハＷの端部近くで形成されている結果、図８に示す例では、ウエハＷの表面近くでの昇華物の飛散がさらに抑制される。このことは、図８（ｂ）と図７（ｃ）との比較から確認することができる。また、図８（ｂ）に示す例では、図７（ｃ）と比較してウエハＷの端縁からウエハＷの外周壁に沿って下側に移動する昇華物が低減していることが確認される。このように、ウエハＷの端部近くである程度強い上昇流Ｆ２を形成することで、ウエハＷの端縁からの昇華物の落下等も防ぐことができる。

【0087】

このように、気体流路８１からどの程度の気体を供給して上昇流を形成するかによって、上昇流による昇華物の飛散を抑制する効果を変化させることができる。

【0088】

一方、上述したようにウエハＷ表面におけるガスの分布はウエハＷ上のレジストパターンの品質に影響する。したがって、ウエハＷ表面でのガスの流れの偏りによってレジストパターンの線幅の均一性が低下しないように、ウエハＷ上でのガスの移動を制御することが求められる。これに対して、熱板２１上のウエハＷに対向する面に沿って点在する複数の吐出孔５１を有するガス吐出部５０を用いることで、ウエハＷ表面に向けたガスの供給に係るばらつきを低減することができる。ただし、排気孔７１へ向かう気体の流量が大きくなりすぎると、ウエハＷ上に供給されたガスの移動が早くなりすぎてレジストパターンの品質に影響を与える可能性がある。したがって、レジストパターンの線幅の均一性が保たれる範囲で、ウエハＷ上でのガスの移動を制御する態様とすることができる。

【0089】

また、ガス吐出部５０から供給するガスの量と、気体流路８１及び気体流路８２から導入する気体の量（２つの流路からの導入量の和）との比は、例えば、１：６～１：２の範囲とすることができる。また、気体流路８１及び気体流路８２から導入する気体の量（２つの流路からの導入量の和）に対して、気体流路８２から導入する気体の量の割合は、例えば、３０％以下とすることができる。上記の範囲となるように各部からの気体の移動を制御することで、上昇流を形成することによって昇華物の飛散を抑制しながら、ウエハＷにおけるレジストパターンの線幅の均一性を高めることができる。

【0090】

［作用］
以上のように、上記の熱処理装置（熱処理ユニットＵ８）及び熱処理方法によれば、ガス吐出部５０から処理用ガスがウエハＷの表面に設けて吐出されることにより、ウエハＷの熱処理が促進される。一方、熱処理ユニットＵ８では、気体流路８１と、排気孔７１からチャンバ内を排気する排気機構７０と、によって、これらの間を流れる気体によって基板の周囲に上昇流が形成される。このため、熱処理時にウエハＷから発生した昇華物の移動が上昇流によって遮られる。したがって、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0091】

また、上記で説明したように、メタル含有レジストを用いる場合、被膜からの昇華物が金属成分を含有するため、装置内の各部に付着することによる影響が大きくなり得る。このような場合に上記の構成を採用することで、基板上の被膜からの金属成分を含有する昇華物の飛散を抑制することが可能となる。したがって、装置への昇華物の付着による影響を効果的に小さくすることができる。

【0092】

また、上記で説明したようにウエハＷよりも外周から前記チャンバ内に気体を供給することで、ウエハＷの周囲においてより気流が強化された上昇流を形成することができる。

【0093】

気体供給部は、チャンバ内と接続された気体流路８１と、気体流路８１のチャンバ４１側の端部８１ａにおいて、流路面積を制御する整流部としてのサポートリング４４と、を含む場合、これらによって流路面積を制御することができる。したがって、例えば、昇華物の飛散をより抑制することが可能な上昇流を制御することも可能となる。また、ウエハＷ上のレジストパターンの品質を考慮して上昇流を制御することも可能となる。

【0094】

また、上記のように排気部としての排気機構７０の排気孔７１よりもウエハＷの径方向外側に外側空間Ｓ１が設けられていて、外側空間Ｓ１に接続された第２気体供給部としての気体流路８２からも気体が供給される構成とすることができる。この場合、気体流路８２から供給された外側空間Ｓ１を移動する気体も排気孔７１へ向かって移動するため、上昇流の乱れを防ぐことができ、昇華物の飛散を抑制することができる。このとき、気体流路８２が、サポートリング４４側、すなわち、下方で外側空間Ｓ１に対して接続されていると、外側空間及びその近傍での気体の滞留等を防ぐことができる。

【0095】

また、上記で説明したように、気体流路８１が熱板２１からの熱を伝熱可能とされている場合、気体流路８１を移動する気体が熱板からの熱によって加熱された状態でチャンバ内に供給することができる。したがって、気体流路８１からの気体の供給によるチャンバ４１内の温度変動等を抑制することができる。

【0096】

また、ガス吐出部５０のようには、熱板２１上のウエハＷに対向する面に沿って点在する複数の吐出孔５１を含む場合、処理用ガスをウエハＷの表面に設けてより均一に吐出することができるので、レジストパターンの品質を高めることができる。

【0097】

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る熱処理装置（熱処理ユニットＵ８Ａ）について説明する。図９は、第２実施形態に係る熱処理ユニットＵ８Ａの一例を示す図である。図９に示されるように、熱処理ユニットＵ８Ａは、加熱機構２０と、ウエハ昇降機構３０（昇降部）と、収容機構４０と、ガス供給機構６０（ガス供給部）と、排気機構７０（排気部）と、を備える。この点は、第１実施形態に係る熱処理ユニットＵ８と同様である。また、気体流路８１，８２の構成についても熱処理ユニットＵ８と同様である。熱処理ユニットＵ８Ａが熱処理ユニットＵ８と異なる点は、排気機構７０の配置である。

【0098】

熱処理ユニットＵ８Ａでは、排気機構７０（排気部）の排気孔７１がガス吐出部５０のウエハＷとの対向面５０ａの周縁よりも内側に設けられる。図９に示す例では、排気孔７１は、対向面５０ａの中央付近に設けられている。図９では排気孔７１が複数（２個）示されているが、排気孔７１は中央に１個設けられる構成であってもよい。排気孔７１が複数設けられている場合は、排気孔７１の中央側に吐出孔５１が設けられてもよい。そのときの吐出孔５１は、排気孔７１よりも外側部分のものと同様のサイズや分布密度で設けられていてもよい。さらに、図９に示す例では、排気孔７１とガス供給機構６０のガス供給路６１とが二重構造になっているが、この部分の構造は特に限定されない。

【0099】

熱処理ユニットＵ８Ａにおいても、制御装置１００の制御部１０２によるガスの流れの制御は、熱処理ユニットＵ８と同様にされる。すなわち、ウエハＷの熱処理を行っている間は、制御部１０２によりガス供給機構６０及び排気機構７０を動作させて、ガス供給機構６０からガス吐出部５０を経て処理空間Ｓ内に所定流量Ｌ１でガスを供給する。また、制御装置１００の制御により、排気機構７０によって処理空間Ｓ内のガスを所定流量Ｌ２で排気孔７１から処理空間Ｓ外へ排出する。このときの流量の関係はＬ１＜Ｌ２となるようにガス供給機構６０によるガス供給量と排気機構７０によるガス排出量とが制御される。したがって、その差分（Ｌ２－Ｌ１）に対応する気体が、気体流路８１及び気体流路８２から処理空間Ｓ内に供給される。また、気体流路８２は閉状態とされている（上チャンバ４３とサポートリング４４とが当接して閉じている）か、または、気体流路８１と比較して流路断面積が非常に小さい状態とされる。そのため、気体流路８１を経て処理空間Ｓ内に供給される気体の量は、気体流路８２を経て処理空間Ｓ内に供給される気体の量と比べて十分に大きくなる。また、気体流路８１から供給される気体の流量Ｌ３は、ガス吐出部５０から供給されるガスの流量Ｌ１よりも大きくなるように、すなわち、Ｌ３＞Ｌ１の関係を満たすように制御される。

【0100】

上記のように気体の流量を制御した場合、気体流路８１から供給される気体が、気体流路８１の端部８１ａ付近から進路方向を変更し、ウエハＷの中央方向（排気孔７１が設けられている方向）へ移動しながら上方へ移動する上昇流Ｆ３が形成される。この上昇流Ｆ３は、排気孔７１からの排気量が大きいために形成されるものである。ただし、上昇流Ｆ３は、第１実施形態で説明した上昇流Ｆ１，Ｆ２と比べて、ウエハＷの内周側へ向かう気体の流れとなる。

【0101】

排気孔７１がガス吐出部５０のウエハＷとの対向面５０ａの周縁よりも内側に設けられる場合、気体流路８１の端部８１ａから流入する気体は、ウエハＷの外周よりも内側に設けられた排気孔７１へ向けて移動する。したがって、熱処理時にウエハＷから発生した昇華物は上昇流Ｆ３と共に排気孔７１へ向けて移動することになる。

【0102】

このように、熱処理装置（熱処理ユニットＵ８Ａ）においても、ガス吐出部５０から処理用ガスがウエハＷの表面に設けて吐出されることにより、ウエハＷの熱処理が促進される。一方、熱処理ユニットＵ８では、気体流路８１と、排気孔７１からチャンバ内を排気する排気機構７０と、によって、これらの間を流れる気体によって基板の周囲に上昇流が形成される。このため、熱処理時にウエハＷから発生した昇華物の移動が上昇流によって遮られる。したがって、基板上の被膜からの昇華物の飛散を抑制することが可能となる。

【0103】

また、図９に示すように、排気孔７１がガス吐出部５０（の対向面５０ａ）の周縁よりも内側に設けられる場合、上昇流Ｆ３がウエハＷの内側に向かうように形成される。この場合、特にウエハＷの周縁よりも外側であって、処理空間Ｓ内の下方（例えば、熱板２１の表面、サポートリング４４の内周側端部４４ｂ）における昇華物の付着を防ぐことができる。これは上昇流Ｆ３がウエハＷの内側へ向かう構成とすることによって、第１実施形態で示した構成例と比べてウエハＷの周縁よりも外側へ移動する気体の流れをさらに抑制することができるためであると考えられる。したがって、特に処理空間Ｓ内の下方における昇華物の付着を防ぐという点では、排気孔７１をガス吐出部５０（の対向面５０ａ）の周縁よりも内側に配置する構成が有利であるといえる。

【0104】

なお、ガス吐出部５０（の対向面５０ａ）の周縁よりも内側での排気孔７１の配置は特に限定されない。ただし、ウエハＷの全周にわたってその周縁よりも外側へ向かう気体の流れを略均等に抑制するためには、ガス吐出部５０（の対向面５０ａ）の中央付近に排気孔７１を配置することが考えられる。ウエハＷの外周に設けられる気体流路８１，８２と排気孔７１との距離に大きなばらつきが出ないように排気孔７１を配置することによって、ウエハＷの全周においてその周辺への昇華物の飛散を抑制することができる。

【0105】

［その他］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0106】

例えば熱処理ユニットＵ８に対して気体を供給する気体流路８１，８２の構成は上記の実施形態に限定されない。例えば、気体流路８１は、チャンバ４１側の出口がウエハＷの表面よりも下方に配置されている範囲で、その流路を適宜変更することができる。上記では、気体流路８１は熱板２１の表面に沿って水平方向に延びた領域を有しているが、例えば、熱板２１を貫通するように気体流路８１を設けてもよい。

【0107】

また、上記では、外側空間Ｓ１が設けられている場合について説明したが、外側空間Ｓ１は設けられていなくてもよい。その場合、上チャンバ４３の形状を外側空間Ｓ１が存在しないような形状に変更し、且つ、サポートリング４４の整流部としての機能も上チャンバ４３が有するような構成としてもよい。

【0108】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0109】

１…基板処理システム、２…塗布・現像装置、２０…加熱機構、２１…熱板、２１ａ…載置面、２２…熱板ヒータ、３０…ウエハ昇降機構、４０…収容機構、４１…チャンバ、４２…下チャンバ、４３…上チャンバ、４４…サポートリング、４５…チャンバ駆動部、５０…ガス吐出部、５１…吐出孔、６０…ガス供給機構、７０…排気機構、７１…排気孔、７２…排気装置、８１，８２…気体流路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】