JP2003045790A - 基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法 - Google Patents
基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法Info
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Abstract
ロセス性能を向上させることができる基板熱処理装置及
びその整流機構並びに整流方法の提供を目的としてい
る。 【解決手段】 本発明の基板熱処理装置51は、基板W
を熱処理するためのプレート62と、プレート62を取
り囲んで熱処理室Sを形成する筐体41,53と、前記
筐体に設けられ、ガス供給手段からのガスを受けてこの
ガスを熱処理室S内に導入するためのガス導入部53a
と、前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガス
を熱処理室S内で均一に拡散させる拡散手段70,72
とを備え、ガス導入部53aは、供給されるガスを所定
量充填可能なバッファ室77と、このバッファ室77内
のガスを熱処理室Sに向けて直下に流すガス噴出部79
とを有している。
Description
あるいは冷却処理を行なう基板熱処理装置及びその整流
機構並びに整流方法に関する。
の製造プロセスにおいては、フォトリソグラフィ技術を
利用することで、半導体ウエハやガラス基板等の基板の
表面に微細なパターンを高精度かつ高密度に形成してい
る。
は、半導体ウエハ基板の表面にレジストを塗布してレジ
スト膜を形成した後、これを所定のパターンに露光し、
さらに現像処理・エッチング処理することにより所定の
回路パターンを形成するようにしている。すなわち、基
板上にレジスト液が回転塗布された後、プリベーク処
理、露光処理、露光後ベーク処理、現像処理およびポス
トベーク処理がそれぞれ行なわれ(フォトリソグラフィ
工程)、基板上にレジストパターンが形成される。
されたレジスト液中の余分な溶媒を蒸発させるための処
理であり、露光後ベーク処理とは、光化学反応によって
生じた生成物をレジスト膜内で均一に拡散させるための
処理であり、ポストベーク処理とは、耐ドライエッチン
グ性を向上させるための処理である。以下、プリベーク
処理、露光後ベーク処理およびポストベーク処理を熱処
理と総称する。
各処理ユニットに対して基板の搬送を行なう搬送装置を
備えた塗布現像基板処理システムによって枚葉式で行わ
れている。図13には、このような塗布現像基板処理シ
ステムの熱処理ユニットの要部が概略的に示されてい
る。この熱処理ユニットは、ハウジング130と、ハウ
ジング130内に配置され且つ半導体ウエハ等の基板W
が載置される熱板140と、この熱板140の上方に被
せられる上部カバー141とを備えている。熱板140
には、ヒータや冷却管あるいはペルチェ素子等の加熱ま
たは冷却手段が埋め込まれており、この加熱または冷却
手段によって、熱板140上の基板Wが加熱(冷却)さ
れる(熱処理される)ようになっている。
トが塗布された基板Wをスペーサを介して熱板140上
に載置した後、上部カバー141で覆い、その後、熱板
140の加熱手段により基板Wを加熱する。基板Wが加
熱されると、基板W上のレジスト中の余分な溶媒分等が
蒸発し、上部カバー141の内部に充満する。ここで、
外部から外気が侵入するなどして上部カバー141内の
温度変動が生じると、レジストからの昇華物が再び凝結
してレジストの表面に付着する場合が生じ、好ましくな
い。
る溶媒分(揮発分)等を外部に排出しながら熱処理する
ことが一般的に行なわれている。図13に示される熱処
理ユニットでは、図示しない気体供給源から供給管路1
43を介して上部カバー141の上部開口145に一側
方からエアーが供給され、開口145から2つの多孔板
147,149を通じて基板Wの表面にエアーが吹き付
けられるとともに、熱板140の周囲に設けられた排気
口150を通じてエアーが外部に排出される。この場
合、処理空間Sに供給されたエアーは、処理空間S内で
基板W上のレジスト液中から蒸発した溶媒を伴って、排
気口150から排気管路を通じて外部に排気される。
141の上部開口145に一側方(図13の左側)から
エアーを供給すると、エアーは、図13に矢印で示され
るように、処理空間S内でその供給方向ばかりに多く流
れてしまい、処理空間S内の片側(エアー供給方向と反
対の側(図13の左側))でエアーの広がりが悪くなる
という不都合が生じる。すなわち、処理空間Sの一方側
(図13の右側)では、十分なエアー供給によってレジ
ストからの昇華物を良好にパージできるが、処理空間S
の他方側(図13の左側)では、エアー供給不足によっ
てレジストからの昇華物を良好にパージすることができ
なくなるといった事態が生じる。
理空間S内に不均一に供給されると、レジスト中の溶剤
揮発が不均一となり(基板面内でのレジスト成分揮発が
偏る)、プロセス性能(基板上のレジスト膜の膜厚の均
一性や現像後のパターン線幅の均一性等)に悪影響を及
ぼすことが指摘されている。例えば、処理空間S内の溶
剤濃度または酸の濃度がばらつき、膜中の溶剤の量や酸
拡散反応の量にばらつきが生じる。したがって、良好な
プロセス性能を得るためには、処理空間S内の気流を均
一化することが重要となる。
て、基板上に形成されるパターンが微細化しており、基
板W上に塗布されるレジスト膜の膜厚均一性および現像
後のパターン線幅の均一性の許容誤差が厳しくなってい
る。そのため、処理空間S内の排気バランスの均一化お
よびエアー供給量の均一化の必要性が迫られている。
であり、その目的とするところは、パージガスを処理空
間内に均一に供給してプロセス性能を向上させることが
できる基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法
を提供することにある。
に、本発明の基板熱処理装置は、基板を載置して熱処理
するためのプレートと、前記プレートを取り囲んで熱処
理室を形成する筐体と、前記熱処理室内にパージガスを
供給するためのガス供給手段と、前記熱処理室内のガス
を排気するための排気手段と、前記筐体に設けられ、前
記ガス供給手段からのガスを受けてこのガスを前記熱処
理室内に導入するためのガス導入部と、前記筐体内に設
けられ、前記ガス導入部からのガスを前記熱処理室内で
均一に拡散させる拡散手段とを備え、前記ガス導入部
は、供給されるガスを所定量充填可能なバッファ室と、
このバッファ室内のガスを前記熱処理室に向けて直下に
流すガス噴出部とを有していることを特徴としている。
ら熱処理室に向けて直下にガスを流すガス噴出部とをガ
ス導入部に設ければ、ガス導入部に供給されるエアーの
供給方向とは無関係に、エアーを熱処理室内に向けて直
下に流すことができる。すなわち、エアーが熱処理室内
でその供給方向ばかりに多く流れてしまい、熱処理室内
の片側(エアー供給方向と反対の側)でエアーの広がり
が悪くなるという不都合を生じさせないで済む。
拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置され
るとともに、前記熱処理室を3つの空間に区画する2枚
の整流板から成り、上側に位置する第1の整流板は、前
記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、多数の
ガス流通孔が設けられ、下側に位置する第2の整流板に
は、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設けられ
ている。
に向けて均一に拡散して流すことができるため、例えば
基板から上昇してくる昇華物を、冷却されて結晶化する
前の気体の段階で、熱処理室から未然にパージし、これ
により、昇華物が整流板に付着することを防止できると
ともに、プロセス性能(例えば、基板上の塗布膜の膜厚
や、現像後のパターン線幅など)の均一化を促進するこ
とができる。
と前記第2の整流板のガス流通孔とが互いに上下で重な
らないように、前記第1の整流板のガス流通孔は、孔が
設けられていない前記中央領域を中心に放射状に配列さ
れるとともに、前記第2の整流板のガス流通孔は格子状
に配列されていることが望ましい。また、前記第2の整
流板のガス流通孔の孔径は、前記第2の整流板のガス流
通孔の孔径よりも大きいことが望ましい。また、前記第
1および第2の整流板によって区画される3つの空間の
うち、前記ガス導入部と前記第1の整流板との間に形成
される一番上側の第1の空間は、前記ガス導入部からの
ガスを前記第1の整流板の前記中央領域によって反射さ
せながら第1の整流板に沿って周囲に流す空間として形
成され、前記第1の整流板と前記第2の整流板との間に
形成される第2の空間は、前記第1の整流板のガス流通
孔を通じて流れ込むガスを、前記中央領域の直下に回し
込むとともに更に周囲に広げて均一に拡散する空間とし
て形成されていることが望ましい。
行なう基板熱処理装置内に供給されるパージガスを整流
するための整流機構が提供される。この整流機構は、前
記基板熱処理装置の筐体に設けられ、供給されるガスを
受けてこのガスを基板熱処理装置の熱処理室内に導入す
るガス導入部と、前記筐体内に設けられ、前記ガス導入
部からのガスを前記熱処理室内で均一に拡散させる拡散
手段とを備え、前記ガス導入部は、供給されるガスを所
定量充填可能なバッファ室と、このバッファ室内のガス
を前記熱処理室に向けて直下に流すガス噴出部とを有し
ていることを特徴とする。
行なう基板熱処理装置内に供給されるパージガスを整流
する整流方法が提供される。この整流方法は、前記基板
熱処理装置の熱処理室を、第1および第2の整流板によ
って3つに区画し、前記基板熱処理装置に供給されるパ
ージガスを、所定量のガスを充填可能なバッファ室内に
流し、前記バッファ室内のガスを、前記熱処理室に向け
て直下に流すことによって、前記バッファ室と前記第1
の整流板との間に形成される第1の空間に導入し、前記
第1の空間内に導入されたガスを、前記第1の整流板の
中央領域によって反射させながら第1の整流板に沿って
周囲に流し、前記第1の空間内のガスを、前記第1の整
流板のガス流通孔を通じて、前記第1の整流板と前記第
2の整流板との間に形成される第2の空間に導入し、第
2の空間内に導入されたガスを、前記第1の整流板の前
記中央領域の直下に回し込むとともに、更に周囲に広げ
て均一に拡散し、前記第2の空間内のガスを、前記第2
の整流板のガス流通孔を通じて、前記第2の整流板と基
板との間に形成される第3の空間に導入することを特徴
とする。
ば、ガス導入部に供給されるエアーの供給方向とは無関
係に、エアーを熱処理室内に向けて直下に流すことがで
きるとともに、ガスを上から下に向けて均一に拡散して
流すことができる。
の実施形態について説明する。
理システムの全体構成を示している。これらの図に示さ
れるように、基板処理システムとしての塗布現像処理シ
ステム1は、被処理基板としての半導体ウエハWをウエ
ハカセットCRで複数枚例えば25枚単位で外部からシ
ステムに搬入し又はシステムから搬出したり、ウエハカ
セットCRに対して半導体ウエハWを搬入・搬出したり
するためのカセットステーション10と、塗布現像工程
の中で1枚ずつ半導体ウエハWに所定の処理を施す枚葉
式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる処
理ステーション11と、この処理ステーション11と隣
接して設けられる露光装置(図示せず)との間で半導体
ウエハWを受け渡しするためのインタフェース部12と
を一体に接続した構成を有している。
ョン10では、カセット載置台20上の突起20aの位
置に、複数個例えば4個までのウエハカセットCRが、
それぞれのウエハ出入口を処理ステーション11側に向
けてX方向一列に載置されるとともに、カセット配列方
向(X方向)及びウエハカセットCR内に収納されたウ
エハのウエハ配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬
送体21が、各ウエハカセットCRに選択的にアクセス
するようになっている。さらに、このウエハ搬送体21
は、θ方向に回転可能に構成されており、後述するよう
に処理ステーション11側の第3の組G3の多段ユニッ
ト部に属するアライメントユニット(ALIM)及びイ
クステンションユニット(EXT)にもアクセスできる
ようになっている。
ション11では、中心部に垂直搬送型の主ウエハ搬送機
構22が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが1
組または複数の組に亙って多段に配置されている。この
例では、5組G1,G2,G3,G4,G5の多段配置構成
であり、第1及び第2の組G1,G2の多段ユニットは
システム正面(図1において手前)側に並置され、第3
の組G3の多段ユニットはカセットステーション10に
隣接して配置され、第4の組G4の多段ユニットはイン
タフェース部12に隣接して配置され、第5の組G5の
多段ユニットは背部側に配置されている。なお、第5の
組G5は、主ウエハ搬送機構22のメンテナンスのため
にレール25に沿って移動可能に構成されている。
は、カップCP内で半導体ウエハWをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う2台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布ユニット(COT)、及び現像
ユニット(DEV)が下から順に2段に重ねられてい
る。第2の組G2でも、2台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布ユニット(COT)及び現像ユ
ニット(DEV)が下から順に2段に重ねられている。
レジスト塗布ユニット(COT)ではレジスト液の排液
が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることか
ら、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、
必要に応じて上段に配置することも可能である。
は、半導体ウエハWを載置台に載せて所定の処理を行う
オーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリン
グユニット(COL)、アドヒージョンユニット(A
D)、アライメントユニット(ALIM)、イクステン
ションユニット(EXT)、プリベーキングユニット
(PREBAKE)及びポストベーキングユニット(P
OBAKE)が重ねられている。第4の組G4でも、オ
ーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリング
ユニット(COL)が2段、イクステンション・クーリ
ングユニット(EXTCOL)、イクステンションユニ
ット(EXT)、プリベーキングユニット(PREBA
KE)及びポストベーキングユニット(POBAKE)
が重ねられている。
ット(COL)、(EXTCOL)を下段に配置し、処
理温度の高いベーキングユニット(PREBAKE)や
ポストベーキングユニット(POBAKE)を上段に配
置することで、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくす
ることができる。しかし、ランダムな多段配置とするこ
とも可能である。
理ステーション11と同じ寸法を有するが、幅方向では
小さなサイズにつくられている。インタフェース部12
の正面部には可搬性のピックアップカセットCRと定置
型のバッファカセットBRとが2段に配置され、背面部
には周辺露光装置23が配設され、中央部にはウエハ搬
送体24が設けられている。このウエハ搬送体24は、
X,Z方向に移動して両カセットCR,BR及び周辺露
光装置23にアクセスするようになっている。さらに、
ウエハ搬送体24は、θ方向に回転可能に構成され、処
理ステーション11側の第4の組G4の多段ユニットに
属するイクステンションユニット(EXT)にも、及び
隣接する露光装置側のウエハ受渡し台(図示せず)にも
アクセスできるようになっている。
の処理工程について説明する。
て、ウエハ搬送体21は、カセット載置台20上の処理
前のウエハを収容しているカセットCRにアクセスし
て、そのカセットCRから1枚の半導体ウエハWを取り
出し、これをアライメントユニット(ALIM)に搬送
する。
(ALIM)にて位置合わせが行われた後、主ウエハ搬
送機構22によりアドヒージョンユニット(AD)へ搬
送され疎水化処理が行われ、次いでクーリングユニット
(COL)にて所定の冷却処理が行われた後、レジスト
塗布ユニット(COT)に搬送され、ここでレジストの
塗布処理が行われる。
ト(PREBAKE)において所定温度で所定時間だけ
加熱される。これによって、後述するように、半導体ウ
エハW上の塗布膜から残存溶剤が蒸発除去される。その
後、ウエハWは、クーリングユニット(COL)におい
て冷却処理され、その後ウエハ搬送体26によって搬送
され、インタフェース部12を介して図示しない露光装
置により露光処理が行われる。
V)に搬送され、ここで現像処理が行われた後、ポスト
ベーキングユニット(POBAKE)において例えば1
00℃で所定時間だけ加熱される。これによって、現像
で膨潤したレジストが硬化し、耐薬品性が向上する。そ
の後、ウエハWは、第3の組G3のイクステンションユ
ニット(EXT)を介してカセットステーション10に
おけるカセットCRに戻される。
プリベーキングユニット(PREBAKE)51を概略
的に示している。図示のように、ユニット51は本体4
1を備えており、本体41の略中央には熱板(プレー
ト)62が配置されている。この熱板62内には図示し
ないヒータが内蔵されている。熱板62はヒータによっ
て例えば50℃〜250℃の範囲で調整可能に加熱され
るようになっている。また、本体41には、熱板62の
上方に被せられる上部カバーとしての蓋部53が設けら
れている。この蓋部53は、本体41とともに、熱板6
2を取り囲んで加熱室(熱処理室)Sを形成する筐体を
構成する。
る熱板62の表面上には、その外周部の複数箇所(例え
ば6箇所)に、ウエハWを熱板62上に密着させること
なく熱板62上で浮かせて保持するプロキシミティシー
トが配置されている。
ガスを排気するための複数の排気口42が設けられてお
り、これら排気口42は排気バルブ70を介して真空ポ
ンプ48に接続されている。すなわち、排気口42、排
気バルブ70、真空ポンプ48は、加熱室S内のガスを
排気するための排気手段を構成している。
源43からの例えばエアーを加熱室Sに導入するための
ガス導入部53aが設けられている。このガス導入部5
3aは、図6に詳しく示されるように、供給されるエア
ーを所定量充填可能な比較的広いエアー遊び空間として
のバッファ室77と、このバッファ室77の直下にこれ
と連通するように位置し且つバッファ室77を加熱室S
内に連通させるバッファ室77よりも狭いガス噴出部と
してのノズル穴79とを有するハウジング80から成
る。このように、バッファ室77と、このバッファ室7
7から加熱室Sに向けて直下に延びるノズル穴79とを
設ければ、ガス導入部53aに供給されるエアーの供給
方向とは無関係に、エアーを加熱室S内に向けて直下に
流すことができる(エアーが加熱室S内でその供給方向
ばかりに多く流れてしまい、加熱室S内の片側(エアー
供給方向と反対の側)でエアーの広がりが悪くなるとい
う不都合を生じさせないで済む)。
供給管65を介してガス導入部53aに供給されるよう
になっている。この場合、供給管65は、ガス導入部5
3aの一側方からバッファ室77に連通するようにハウ
ジング80に接続される。また、供給管65の途中に
は、流量調整バルブ50と、加熱室Sへ供給されるエア
ーの温度を調節する温度調節器45とが介挿されてい
る。すなわち、ガス供給源43、供給管65、バルブ5
0、温度調整器45は、加熱室S内にガスを供給するた
めのガス供給手段を構成している。
測する圧力計49が設けられており、圧力計49による
計測結果に基づいて、制御部61がバルブ50の開度を
調整して加熱室Sの圧力調整を行なうようになってい
る。また、温度調節器45も制御部61によって制御さ
れるようになっている。
給されるエアーは、23℃〜23.5℃に温度調整され
るとともに、湿度が約45%に維持される。しかしなが
ら、プロセス性能を向上させるためには、温度調節器4
5によって、エアーの温度を熱板62の温度に応じて変
化させることが望ましい。
ル穴79からその直下に吐出されるエアーを加熱室Sの
全体に均一に広げるため、改良された2枚の整流板(拡
散手段)70,72を加熱室S内に有している。具体的
には、2つの整流板70,72は、互いに上下に平行に
配置されており、加熱室Sを3つの空間S1,S2,S
3に区画している。図5の(a)に詳しく示されるよう
に、上側の第1の整流板70は、ノズル穴79から吐出
されるエアーを直下に流すことなく周囲に流すため、ノ
ズル穴79と対向するその中央部に孔無し領域74を有
するとともに、この孔無し領域74の周囲に多数の孔7
0aを有している。すなわち、第1の整流板74には、
その中央部の所定の領域(ノズル穴79と対向する領
域)74にだけ、孔70aが設けられていない。この場
合、第1の整流板70の直径を345.5mmに設定
し、ノズル穴79の径を4.5mmに設定すると、孔無
し領域74の直径は80mmに設定される。この寸法
は、供給されるエアーの流量に依存する。一方、図5の
(b)に示されるように、下側の第2の整流板72は、
その全体にわたって多数の孔72aを有している。
の孔無し領域74によって周囲に流されたエアーを、孔
無し領域74の直下に回し込むとともに、更に周囲に広
げて加熱室S内に均一に拡散するために、ノズル穴79
と整流板70,72とウエハWとを特定の距離で配置し
て、第1の整流板70および第2の整流板72の孔径を
互いに異ならせるとともに、第1の整流板70の孔70
aと第2の整流板72の孔72aとが上下で極力重なら
ないようにしている。具体的には、ノズル穴79の開口
と第1の整流板70との間の距離L1が3mm、第1の
整流板70と第2の整流板72との間の距離L2が8m
m、第2の整流板72とウエハWとの間の距離L3が7
mmに設定され(図4参照)、また、第1の整流板70
の孔70aと第2の整流板72の孔72aとが上下で極
力重ならないように、第1の整流板70の多数の孔70
aが孔無し領域74を中心として放射状に配列されると
ともに(図5の(a)参照)、第2の整流板72の多数
の孔72aが格子状に配列され(図5の(b)参照)、
また、第1の整流板70の孔70aの直径が1mmに設
定されるとともに、第2の整流板72の孔72aの直径
が2mm(第2の整流板の直径は345.5mm)に設
定されている。すなわち、孔のサイズは第1の整流板7
0よりも第2の整流板72の方が大きく(本実施形態で
は2倍)設定されている。
51の作用について説明する。
レジストの塗布処理が行なわれたウエハWが、プリベー
キングユニット51内に搬送される。この場合、ウエハ
Wは、蓋部53が上昇した状態で、主ウエハ搬送機構2
2により熱板62上に載置される。その後、蓋部53が
下降して加熱室Sが形成されるとともに、熱板62によ
ってウエハWが所定温度例えば140℃まで加熱される
とともに、その温度140度で所定時間だけ維持され
る。これによって、ウエハW上の塗布膜から残存溶剤が
蒸発除去される。
は、レジストからの昇華物が再び凝結してレジストの表
面に付着したり、レジストからの昇華物が整流板70,
72に付着することを防止するために、加熱室Sの内部
に充満する溶媒分(揮発分)等を外部に排出しながら熱
処理することが行なわれる。すなわち、ガス供給源43
から供給管65を介してガス導入部53aに一側方から
エアーが供給される。ガス導入部53aに供給されたエ
アーは、一旦、バッファ室77に充満した後、ノズル穴
79からその直下に吐出され、第1の整流板70の孔無
し領域74によって反射されながら第1の整流板70に
沿って第1の空間S1内を周囲に流される。第1の空間
S1内で周囲に広がるエアーは、その後、第1の整流板
70の孔70aを通じて、第1の整流板70と第2の整
流板72との間に形成される第2の空間S2内に流れ
る。この時、第1の整流板70と第2の整流板72との
間の距離L2が大きく確保されているため、エアーは、
孔無し領域74の直下にも回り込むようになる。これに
より、エアーは第2の空間S2内で均一に広がるように
なる。また、この均一に拡散されたエアーは、第2の整
流板72の孔72aを通じて、熱板62およびウエハW
が存在する第3の空間S3に流れ込み、ウエハWの表面
に吹き付けられるとともに、加熱室S(第3の空間S
3)内でウエハW上のレジスト液中から蒸発した溶媒を
伴って、熱板62の周囲に設けられた排気口42を通じ
て外部に排出される。
排気)は、図7に示されるように、熱処理の前半もしく
は後半で行なわれる。なお、所定のプロセス性能(プロ
セス反応)を確保するためには、熱処理の中間でエアー
の給排を行なうことは望ましくない。エアーの給排によ
って、処理中に温度変化が生じる場合があるからであ
る。
/OFFタイミング、すなわち、制御部61によるバル
ブ50の開閉タイミングは、ウエハWの温度(ベーク時
間)に関連付けられている。例えば、ベーク時間を90
秒に設定した場合、熱処理の前半にエアーパージ/排気
をONする第1のシーケンス(図7中の下側の矢印)で
は、最初の30秒(最初の20秒程度でウエハWの温度
が所定の温度(140℃)に達する)だけエアーパージ
/排気が行なわれる。この場合、昇華物を有効にパージ
するため、エアーの流量が4リットル/分mに設定され
る。ただし、プロセス性能を考慮すると、これよりも流
量を少なくすることが望ましい。一方、熱処理の後半に
エアーパージ/排気をONする第2のシーケンス(図7
中の上側の矢印)では、最後の30秒、すなわち、熱処
理開始後60秒〜90秒の間で、エアーパージ/排気が
行なわれる。この場合、昇華物が整流板70,72に付
着しないように、エアーの排気流量が8〜12リットル
/分に設定される。無論、ここで示したシーケンスは単
なる一例であるが、線幅を考慮すると、第2のシーケン
スの方が良く、昇華物を考慮すると、第1のシーケンス
の方が良い。
ることによって、ウエハW上においてウエハWの塗布膜
から揮発した溶媒分とエアーとが混合されて濃度分布が
均一化するとともに、加熱室S内の温度分布も均一化す
る。これにより、ウエハWの表面での処理ムラの発生が
防止される。すなわち、エアー(パージガス)は、前述
した新規な形態によって上から下に均一拡散して流され
ることにより、ウエハWから上昇してくる昇華物を、冷
却されて結晶化する前の気体の段階で、加熱室Sから未
然にパージし、これにより、昇華物が整流板70,72
に付着することを防止するだけでなく、プロセス性能
(ウエハ上のレジスト膜の膜厚や、現像後のパターン線
幅など)の均一化を促進する。つまり、エアーによって
加熱室S内に所望の気流を発生させて、溶剤雰囲気・酸
性雰囲気を所定量パージすると、加熱室S内がベーク処
理中に所望の状態で攪拌されて、ウエハW面内でのレジ
スト成分揮発の偏りが改善されるとともに、加熱室S内
の溶剤・酸の飽和量を制御することができ(飽和濃度を
一定にできる)、膜質の制御(膜中を均一にする)を行
なうことができる。なお、加熱室S内を攪拌する手段と
しては、加熱室S内に設置した天板(整流板でも良い)
を上下に移動させたり、回転させたりすることも考えら
れる。
に、バッファ77および孔無し領域74を設け、ノズル
穴79と整流板70,72とウエハWとを特定の距離で
配置するとともに、整流板70,72の孔の配置・寸法
を改良したことにより得られるものである。そして、こ
のような作用効果は、図8〜図10に示される実験デー
タからも明らかとなっている。なお、これらのデータ
は、以下の条件によって行なわれた。 (条件) エアー供給量 3 リットル/分 整流板の直径 345.5 mm 第1の整流板の孔径 1 mm 第2の整流板の孔径 2 mm 図8は、熱板62の各温度におけるレジスト膜厚とベー
ク時間との関係を示したものである。図中、黒丸のプロ
ットは熱板62の温度が50℃のものであり、白丸のプ
ロットは熱板62の温度が70℃のものであり、白三角
のプロットは熱板62の温度が90℃のものであり、白
四角のプロットは熱板62の温度が110℃のものであ
り、×のプロットは熱板62の温度が130℃のもので
ある。図示のように、熱板62の温度によってレジスト
膜を制御でき、しかも、処理時間の全体にわたってレジ
スト膜厚が均一に維持されていることが分かる。
とウエハWとの間の距離が線幅(CD)に及ぼす影響を
示したものである。図中、横軸の測定点0〜48は、図
11に示されるように、ウエハWのアライメント用のノ
ッチNを通る径線(ウエハWの中心を通る線)l上に2
4個の点を等間隔にとり(図11の(b)参照)、ま
た、径線lと直交する径線m上に24個の点を等間隔に
とって、それぞれの点を1〜48として設定したもので
あり、本実施形態では、径線m上の点を1〜24とし、
径線l上の点を25〜48としている。また、図9中、
実線のプロットは、前述したように、ノズル穴79の開
口と第1の整流板70との間の距離L1を3mm、第1
の整流板70と第2の整流板72との間の距離L2を8
mm、第2の整流板72とウエハWとの間の距離L3を
7mmに設定した時のデータであり、破線のプロット
は、ノズル穴79の開口と第1の整流板70との間の距
離L1を3mm、第1の整流板70と第2の整流板72
との間の距離L2を4mm、第2の整流板72とウエハ
Wとの間の距離L3を7mmに設定した時のデータであ
る。これらのデータから分かるように、本実施形態の3
−8−7の距離設定(実線)によれば、各径線l,mの
端部の特異領域を除き、ウエハWの全体にわたって線幅
(CD)が略均一に維持される。これに対して、破線で
示されるデータでは、第1の整流板70と第2の整流板
72との間の距離が十分に確保されていないため、エア
ーが第2の空間S2内で均一に拡散せず、また、孔無し
領域74の直下にエアーが十分に回り込まないため、ウ
エハW上の位置によって線幅が大きく異なる。
無し領域74の直径が線幅(CD)に及ぼす影響を示し
たものである。図中、実線のひし形のプロットは、孔無
し領域74を設けなかった場合(塞ぎなし)のものであ
り、実線の四角のプロットは、孔無し領域74の直径を
80mmに設定した場合のものであり、実線の白丸のプ
ロットは、孔無し領域74の直径を100mmに設定し
た場合のものであり、破線のひし形のプロットは、孔無
し領域74の直径を120mmに設定した場合のもので
ある。また、図中、横軸の測定点0〜48のとり方は図
9の場合と同様である。この図から分かるように、第1
の整流板70の中央部に孔無し領域74を設け、この孔
無し領域74の直径を80mmに設定した場合(第1の
整流板70の直径およびノズル穴79の直径に依存す
る)に、線幅(CD)の均一性が最も良好になる。ま
た、孔無し領域74を設けない場合、あるいは。孔無し
領域74の直径を大きくすればするほど、線幅の均一性
が悪化する。
の整流機構によれば、熱処理の前半または後半の短時間
で、加熱室S内のガスを、デッドスペースを形成するこ
となく均一且つ大量に置換することができる。すなわ
ち、昇華物の置換効率が従来よりも格段に向上し、プロ
セス性能を大幅に向上させることができる。
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは言うまでもない。例えば、前述し
た実施形態では、本発明がプリベーキングユニット51
に適用されているが、他の全ての熱処理装置に本発明を
適用することができる。また、前述した実施形態では、
パージガスとしてエアーが使用されているが、窒素や不
活性ガスなど、状況に応じて種々のガスをパージガスと
して使い分けることができる。また、前述した実施形態
においては、図12に示されるように、バッファ室77
内に複数のフィン90を設け、図中矢印で示されるよう
に供給管65からノズル穴79に至る流通経路を長くし
ても良い。これにより、ガス導入部53aに供給された
エアーはバッファ室77内で攪拌され、ノズル穴79か
らその直下に安定した量のエアーを吐出することができ
る。
て半導体ウエハを用いた場合について説明したが、これ
に限らず、例えばLCD用のガラス基板やマスク用レチ
クル基板等、他の被処理基板であってもよい。
理装置及びその整流機構並びに整流方法によれば、パー
ジガスを処理空間内に均一に供給してプロセス性能を向
上させることができる。
ムの平面図である。
略断面図である。
1の整流板の平面図、(b)は図4の基板熱処理装置に
設けられる第2の整流板の平面図である。
流機構の作用説明図、(b)は(a)の整流機構を構成
するガス導入部の断面図である。
験データである。
験データである。
験データである。
実験データである。
上の測定点のとり方を説明するための図である。
流れを示す概略図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 基板に熱処理を行なう基板熱処理装置に
おいて、 基板を載置して熱処理するためのプレートと、 前記プレートを取り囲んで熱処理室を形成する筐体と、 前記熱処理室内にパージガスを供給するためのガス供給
手段と、 前記熱処理室内のガスを排気するための排気手段と、 前記筐体に設けられ、前記ガス供給手段からのガスを受
けてこのガスを前記熱処理室内に導入するためのガス導
入部と、 前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前
記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段とを備え、 前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能な
バッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室
に向けて直下に流すガス噴出部とを有していることを特
徴とする基板熱処理装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の基板熱処理装置におい
て、 前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置
されるとともに、前記熱処理室を3つの空間に区画する
2枚の整流板から成り、 上側に位置する第1の整流板は、前記ガス噴出部と対向
するその中央領域を除いて、多数のガス流通孔が設けら
れ、 下側に位置する第2の整流板には、その全体にわたっ
て、多数のガス流通孔が設けられていることを特徴とす
る基板熱処理装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の基板熱処理装置におい
て、 前記第1の整流板のガス流通孔と前記第2の整流板のガ
ス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第1
の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中
央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第2
の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることを
特徴とする基板熱処理装置。 - 【請求項4】 請求項2又は請求項3に記載の基板熱処
理装置において、 前記第2の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第2の整
流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする
基板熱処理装置。 - 【請求項5】 請求項2から請求項4のうちいずれか1
項に記載の基板熱処理装置において、 前記第1および第2の整流板によって区画される3つの
空間のうち、前記ガス導入部と前記第1の整流板との間
に形成される一番上側の第1の空間は、前記ガス導入部
からのガスを前記第1の整流板の前記中央領域によって
反射させながら第1の整流板に沿って周囲に流す空間と
して形成され、前記第1の整流板と前記第2の整流板と
の間に形成される第2の空間は、前記第1の整流板のガ
ス流通孔を通じて流れ込むガスを、前記中央領域の直下
に回し込むとともに更に周囲に広げて均一に拡散する空
間として形成されていることを特徴とする基板熱処理装
置。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5のうちいずれか1
項に記載の基板熱処理装置において、 前記ガス供給手段から前記ガス導入部へのガスの供給を
制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記プレー
トによる基板の熱処理の初期で前記ガス導入部にガスを
供給することを特徴とする基板熱処理装置。 - 【請求項7】 請求項1から請求項5のうちいずれか1
項に記載の基板熱処理装置において、 前記ガス供給手段から前記ガス導入部へのガスの供給を
制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記プレー
トによる基板の熱処理の後期で前記ガス導入部にガスを
供給することを特徴とする基板熱処理装置。 - 【請求項8】 基板に熱処理を行なう基板熱処理装置内
に供給されるパージガスを整流するための整流機構にお
いて、 前記基板熱処理装置の筐体に設けられ、供給されるガス
を受けてこのガスを基板熱処理装置の熱処理室内に導入
するガス導入部と、 前記筐体内に設けられ、前記ガス導入部からのガスを前
記熱処理室内で均一に拡散させる拡散手段とを備え、 前記ガス導入部は、供給されるガスを所定量充填可能な
バッファ室と、このバッファ室内のガスを前記熱処理室
に向けて直下に流すガス噴出部とを有していることを特
徴とする整流機構。 - 【請求項9】 請求項8に記載の整流機構において、 前記拡散手段は、前記筐体内で互いに上下に平行に配置
されるとともに、前記熱処理室を3つの空間に区画する
2枚の整流板から成り、上側に位置する第1の整流板
は、前記ガス噴出部と対向するその中央領域を除いて、
多数のガス流通孔が設けられ、下側に位置する第2の整
流板には、その全体にわたって、多数のガス流通孔が設
けられていることを特徴とする整流機構。 - 【請求項10】 請求項9に記載の整流機構において、 前記第1の整流板のガス流通孔と前記第2の整流板のガ
ス流通孔とが互いに上下で重ならないように、前記第1
の整流板のガス流通孔は、孔が設けられていない前記中
央領域を中心に放射状に配列されるとともに、前記第2
の整流板のガス流通孔は格子状に配列されていることを
特徴とする整流機構。 - 【請求項11】 請求項9又は請求項10に記載の整流
機構において、 前記第2の整流板のガス流通孔の孔径は、前記第2の整
流板のガス流通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする
整流機構。 - 【請求項12】 基板に熱処理を行なう基板熱処理装置
内に供給されるパージガスを整流する整流方法におい
て、 前記基板熱処理装置の熱処理室を、第1および第2の整
流板によって3つに区画し、 前記基板熱処理装置に供給されるパージガスを、所定量
のガスを充填可能なバッファ室内に流し、 前記バッファ室内のガスを、前記熱処理室に向けて直下
に流すことによって、 前記バッファ室と前記第1の整流板との間に形成される
第1の空間に導入し、 前記第1の空間内に導入されたガスを、前記第1の整流
板の中央領域によって反射させながら第1の整流板に沿
って周囲に流し、 前記第1の空間内のガスを、前記第1の整流板のガス流
通孔を通じて、前記第1の整流板と前記第2の整流板と
の間に形成される第2の空間に導入し、 第2の空間内に導入されたガスを、前記第1の整流板の
前記中央領域の直下に回し込むとともに、更に周囲に広
げて均一に拡散し、 前記第2の空間内のガスを、前記第2の整流板のガス流
通孔を通じて、前記第2の整流板と基板との間に形成さ
れる第3の空間に導入することを特徴とする整流方法。
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JP2001235231A JP4294893B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 基板熱処理装置及びその整流機構並びに整流方法 |
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WO2024131501A1 (zh) * | 2022-12-19 | 2024-06-27 | 盛美半导体设备(上海)股份有限公司 | 基板处理装置 |
-
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- 2001-08-02 JP JP2001235231A patent/JP4294893B2/ja not_active Expired - Lifetime
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