JP6094513B2 - 処理ガス発生装置、処理ガス発生方法、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理するための処理ガスを発生させる技術に関する。

半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面にレジストを膜状に塗布し、得られたレジスト膜を所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成する。

このフォトリソグラフィ工程において、現像液により現像されたレジストパターンの表面には微細な凹凸が存在し、後段のエッチング工程にてエッチング処理を行うときに、この凹凸がパターンの線幅の均一性に悪影響を及ぼす場合がある。このため、レジストパターンのラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness)や、パターン線幅のバラツキ（ＬＷＲ：Line Width Roughness)を改善するスムージング処理が提案されている。

スムージング処理は、レジストを溶解することが可能な有機溶剤蒸気の雰囲気にレジストパターンを曝して、前記溶剤蒸気にてレジストパターンの表層部を膨潤させる処理である。これにより、前記表層部の凹凸が有機溶剤に溶解して平滑化され、パターン表面の荒れが改善される。この後、加熱処理を実施することにより、有機溶剤を揮発させて除去する。

ここで特許文献１には、ヒーターを備えた貯留タンク内に貯留された液体溶剤内に窒素ガスをバブリングし、気化した溶剤蒸気をスムージング処理が行われる筐体へ向けて供給する溶剤蒸気供給源が記載されている。しかしながら、窒素ガスにより貯留タンク内の溶剤蒸気が冷却されて液体溶剤の温度よりも低くなると、蒸気中の溶剤が再び液体に戻ってしまい基板に供給される溶剤蒸気の濃度が変動する要因となる。

特開２００９−１４７２６１号公報：段落００４７、００４９、図８

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板に安定した量の処理ガスを供給することが可能な処理ガス発生装置、処理ガス発生方法、基板処理方法及び前記処理ガス発生方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明の処理ガス発生装置は、原料液にキャリアガスをバブリングして処理ガスを発生させる処理ガス発生装置において、
原料液を収容する原料液タンクと、
前記原料液タンク内の原料液にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
前記原料液タンク内の原料液が収容されている領域である液相部の上方側の気相部から、バブリングにより発生した処理ガスを取り出すための取出部と、
前記液相部の温度調整を行う第１の温度調整部と、
前記気相部の温度が、前記液相部の温度よりも高くなるように、当該気相部の温度調整を行う第２の温度調整部と、を備えることを特徴とする。

前記処理ガス発生装置は、以下の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記原料液タンク内に原料液を供給する原料液供給部を備え、前記原料液供給部は、当該原料液タンクに供給される原料液の温度が前記液相部の温度に近づくように原料液の温度を調整する原料液温度調整部を備えること。
（ｂ）（ａ）の原料液温度調整部は、前記原料液タンクの外部にて、原料液の温度を前記液相部の温度に近付ける予備温度調整部を備えること。前記原料液供給部は、前記原料液タンクに供給される原料液が流れる供給配管を備え、前記予備温度調整部は、前記第１の温度調整部を利用して、前記供給配管を流れる原料液の温度を前記液相部の温度に近付けるように構成されていること。
（ｃ）（ａ）の前記原料液供給部は、前記原料液タンクに供給される原料液が流れる供給配管を備え、前記原料液温度調整部は、前記液相部の原料液に浸漬された状態で配置された前記供給配管の末端部側により構成され、当該供給配管内の原料液と、前記液相部との熱交換を行って、当該原料液タンクに供給される原料液の温度を前記液相部の温度に近づけるための熱交換部を備えること。前記熱交換部を構成する前記供給配管の末端側は、前記原料液タンク内を上下方向に伸びるらせん状に形成されていること。また前記熱交換部を構成する前記供給配管の末端側は、樹脂製であること。
（ｄ）前記液相部の温度を検出する液相温度検出部と、前記気相部の温度を検出する気相温度検出部とを備え、前記第１の温度調整部は、前記液相温度検出部の検出温度が前記液相部の温度設定値である第１の温度となるように温度調整を行い、前記第２の温度調整部は、前記気相温度検出部の検出温度が前記気相部の温度設定値である第２の温度となるように温度調整を行うこと。
（ｅ）前記第１の温度調整部は、前記原料液タンクの側面または底面の少なくとも一方を介して前記液相部の温度調整を行い、前記第２の温度調整部は、前記原料液タンクの上面を介して前記気相部の温度調整を行うこと。
（ｆ）前記液相部の液面の高さ位置を検出する液面計を備え、前記原料液供給部は、前記液面計にて検出された液面の高さ位置が予め設定された下限位置に達したら、原料液タンクへの原料液の供給を実行すること。

本発明は、原料液タンクに収容された原料液にキャリアガスをバブリングして発生した処理ガスを取り出すにあたり、気相部の温度が液相部の温度よりも高くなるように温度調整を行うので、処理ガスの温度低下に伴う原料の再液化を抑え、安定した量の処理ガスを基板に供給することができる。

本発明の実施の形態に係る溶剤蒸気発生装置を備えた溶剤蒸気の供給系統図である。 前記溶剤蒸気発生装置の構成を示す縦断側面図である。 前記溶剤蒸気発生装置に設けられている蓋部の一部破断平面図である。 前記溶剤蒸気発生装置に設けられている１次加熱部の一部破断斜視図である。 前記溶剤蒸気発生装置にて溶剤蒸気を気化する動作に係る説明図である。 前記溶剤蒸気発生装置に液体溶剤を補充する動作に係る第１の説明図である。 前記溶剤蒸気発生装置に液体溶剤を補充する動作に係る第２の説明図である。 前記溶剤蒸気発生装置に液体溶剤を補充する動作に係る第３の説明図である。 前記溶剤蒸気発生装置に液体溶剤を補充する動作に係る第４の説明図である。 前記溶剤蒸気の供給系統を備える塗布、現像装置の一例を示す平面図である。 前記塗布、現像装置の縦断側面図である。 前記溶剤蒸気発生装置にて溶剤蒸気を気化する動作における液相温度及び気相温度の経時変化を示す説明図である。 前記溶剤蒸気発生装置に液体溶剤を補充する動作における液相温度の経時変化を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る処理ガス発生装置の一例として、現像後のウエハＷ（基板）に形成されたレジストパターン表面の荒れを改善するスムージング処理を実行するスムージング処理装置１に対し、処理ガスである溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気発生装置３への適用例について説明する。
図１の供給系統図に示すように、スムージング処理装置１に対しては溶剤蒸気発生装置３内で原料液である液体溶剤８をバブリングして得られた溶剤蒸気が供給される。この溶剤蒸気発生装置３に対しては、溶剤加熱部４にて予め加熱された液体溶剤８が供給される。

スムージング処理装置１は、上下方向に昇降自在に構成された下部チャンバー１３と、この下部チャンバー１３を上面側から覆う上部チャンバー１２との間に、ウエハＷに対するスムージング処理を実行するための処理空間が形成される。下部チャンバー１３には、ヒーターを備えた加熱プレート１４が設けられ、この加熱プレート１４上に載置されたウエハＷは、溶剤蒸気の沸点よりも低く、露点よりも高い温度に加熱される。そして、上部チャンバー１２に設けられた溶剤供給部１１から溶剤蒸気が供給されると、当該溶剤によってウエハＷに形成されたレジストパターンが膨潤してスムージング処理が実行される。

加熱プレート１４には、昇降機構１５１によって昇降する支持ピン１５が、ウエハＷの載置面から突没自在に設けられ、加熱プレート１４を降下させ、加熱プレート１４の載置面から支持ピン１５を突出させることにより、外部の搬送機構（例えば後述の搬送アームＡ１）との間で、搬入出時におけるウエハＷの受け渡しが行われる。
また既述の溶剤供給部１１は、例えば溶剤蒸気を拡散させる空間の下面に、多数の吐出孔を備えた分散板を設けたシャワーヘッド構造となっており、この拡散空間に対して溶剤蒸気供給流路２０３から溶剤蒸気が供給される。

溶剤蒸気供給流路２０３には、溶剤蒸気中のパーティクルを除去するフィルター部２２が設けられ、その基端部は、溶剤蒸気発生装置３から溶剤蒸気を取り出す溶剤蒸気抜出流路３０１に接続されている。溶剤蒸気抜出流路３０１は、本例の取出部に相当する。
また溶剤蒸気供給流路２０３には、ウエハＷのスムージング処理終了後にスムージング処理装置１の処理空間内の溶剤蒸気を不図示の排気路へ向けて排気するために、処理空間にパージガスを供給するパージガス供給流路２０２に接続されている。パージガス供給流路２０２はパージガスとして不活性ガスである窒素ガスを供給するパージガス供給部２３に接続され、パージガス供給部２３の下流側のパージガス供給流路２０２上には開閉弁３０３が設けられている。

溶剤蒸気供給流路２０３やパージガス供給流路２０２、これらに介設された各種の機器２２、３０３には、溶剤蒸気供給流路２０３を流れる溶剤蒸気の温度や、溶剤蒸気供給流路２０３に供給されるパージガスの温度が、溶剤蒸気発生装置３から供給される溶剤蒸気の露点温度よりも高くなるように加熱を行うテープヒーターなどの不図示の加熱部が設けられている（図１に破線で囲んだ状態で示してある）。また、溶剤蒸気抜出流路３０１にも溶剤蒸気を加熱する機構が設けられているが、その構成については後述する。

さらに溶剤蒸気抜出流路３０１は、開閉弁３０２を介して溶剤蒸気発生装置３に接続され、これら溶剤蒸気発生装置３と開閉弁３０２との間に位置する溶剤蒸気抜出流路３０１からは溶剤蒸気発生装置３内の気相雰囲気を外部へ排気するために設けられ、開閉弁２１を備えた排気流路２０１が分岐している。

溶剤蒸気発生装置３は、溶剤容器３１内に収容された液体溶剤８に対し、バブリングノズル３３から供給されるキャリアガスをバブリングして溶剤蒸気を発生させる。この溶剤容器３１に対しては液体溶剤供給路４０１から液体溶剤８が供給される、この液体溶剤供給路４０１には予め液体溶剤８の温度調整（加熱）を行うための溶剤加熱部４が設けられている。これら溶剤蒸気発生装置３や溶剤加熱部４の構成については、後段にて詳細に説明する。

液体溶剤供給路４０１の基端部は、取り替え自在な溶剤ボトル５に収容された液体溶剤８に挿入されている。溶剤ボトル５は圧送ガス供給路５０１と接続されており、圧送ガス供給部５１から圧送用のガスとして例えば窒素ガスが供給され、これにより溶剤ボトル５から溶剤蒸気発生装置３へと液体溶剤８が送液される。溶剤ボトル５や液体溶剤供給路４０１は、本例の原料液供給部に相当する。
スムージング処理に用いられる有機溶剤の例としては、アセトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、γブチルラクトン、ピリジン、キシレン、Ｎメチル２ピロリジノン（ＮＭＰ）、ブタノール、乳酸エチル、エタノール、２−へプタノン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、アニソールなどを挙げることができる。

次に、図２〜図４を参照しながら溶剤蒸気発生装置３、溶剤加熱部４の詳細な構成について説明する。
図２の縦断側面図に一例を示すように、溶剤蒸気発生装置３は、液体溶剤８を収容する溶剤容器３１と、この溶剤容器３１の上面側に形成された開口部３１０を塞ぐ蓋体３２とを備えている。これら溶剤容器３１、蓋体３２は外部から区画された原料液タンクを構成している。

例えば溶剤容器３１は、ステンレス鋼などの金属部材を縦長の円筒状に形成して構成され、上面側の開口部３１０の周囲には、不図示のボルトによって蓋体３２を溶剤容器３１に締結するためのフランジ部３１１が設けられている。一方、溶剤容器３１の底面側の底板部３１２には、後述のバブリングノズル３３を配置するための凹部が形成されている。また溶剤容器３１の側壁面には、液体溶剤８を加熱する後述のタンク加熱部３４からの伝熱性を高めるため、数ミリメートル、本例では５ミリメートル程度の、他の部位よりも比較的薄い金属部材が用いられている。

バブリングノズル３３は、溶剤容器３１内にバブリング用のキャリアガスを供給する役割を果たす。例えばバブリングノズル３３は、内部が空洞で扁平な円板の上面側に、当該面からキャリアガスを分散して供給する分散板を設けた構造となっている。分散板は、金属やプラスチック製の板材に多数の小孔を分散して設けた構成としてもよいし、多孔質セラミックなどの多孔体によって構成してもよい。
バブリングノズル３３にはキャリアガス供給路３３１が接続され、その基端部はキャリアガスとして不活性ガスである窒素ガスを供給するキャリアガス供給部３３２に接続されている（図１）。

図２に示すように蓋体３２は、ステンレス鋼などの金属部材によって構成され、その下面には溶剤容器３１の開口部３１０に連通する凹部３２０が形成されている。
また図３の一部破断平面図に示すように、本蓋体３２の内部には、図１にて説明した溶剤蒸気抜出流路３０１や、排気流路２０１、溶剤蒸気供給流路２０３の一部を成す溝部３０ａ〜３０ｄが切削加工などにより形成されている。

詳細に説明すると、蓋体３２には、前述の凹部３２０へ向けて開口し、溶剤蒸気抜出流路３０１となる溝部３０ａが形成されている。この溝部３０ａからは、溶剤蒸気発生装置３内の気体を外部へ向けて排気するための排気流路２０１となる溝部３０ｂが分岐し、当該溝部３０ｂは開閉弁２１を備えた配管に接続されている。
一方で、排気流路２０１（溝部３０ｂ）と分岐した溶剤蒸気抜出流路３０１（溝部３０ａ）は、開閉弁３０２の弁体３０４ａを収容した弁室３０ｅに接続されている。

弁室３０ｅの側壁面には、弁体３０４ａによって開閉される弁座が形成され、この弁座には溶剤蒸気供給流路２０３となる溝部３０ｃが接続されている。この溶剤蒸気供給流路２０３（溝部３０ｃ）は、蓋体３２を上面から見たとき、当該蓋体３２の一辺に沿って伸びるように形成され、蓋体３２の端部付近にて流路方向を下方側に変える。しかる後、当該溝部３０ｃは、蓋体３２や溶剤容器３１のフランジ部３１１を貫通して溶剤蒸気供給流路２０３の配管部材に接続されている。

また、溶剤蒸気抜出流路３０１との接続部である弁室３０ｅと、流路方向が下方側へと変わる位置との間の溶剤蒸気供給流路２０３（溝部３０ｃ）からは、パージガス供給流路２０２となる溝部３０ｄが分岐している。この溝部３０ｄは開閉弁３０３の弁体３０４ｂを収容した弁室３０ｆに接続されている。この弁室３０ｆには、パージガス供給流路２０２を構成する配管が、例えば蓋体３２の上面側から接続され、パージガス供給部２３（図１参照）からパージガスである窒素ガスを受け入れ、溶剤蒸気供給流路２０３を介してスムージング処理装置１へと供給することができる。

以上に説明したように本例の溶剤蒸気発生装置３は、各流路３０１、２０１、２０２、２０３の一部を構成する溝部３０ａ〜３０ｄが蓋体３２の内部に形成されている。また、これら流路３０１、２０１、２０２、２０３の接続、切り離しを行う弁体３０４ａ、３０４ｂも蓋体３２内に収容されている。これにより、流路３０１、２０１、２０２、２０３の配管やその開閉弁３０２、３０３全体を外付けする場合に比べて溶剤蒸気発生装置３のサイズを小型化することができる。

さらに図２、図３に示すように、蓋体３２には溶剤容器３１内の液体溶剤８（液相部）の温度を検出する液相温度検出部３７ａ、及び溶剤蒸気（気相部）の温度を検出する気相温度検出部３７ｂや、液体溶剤８の液面の高さ位置を検出する液面計３８が溶剤容器３１内に向けて挿入されている。
ここで図２に示すように液面計３８には、後述の制御部６へ向けて、液体溶剤８の液面の高さ位置を示す電気信号を出力する出力部３８１が接続されている。本例の液面計３８においては、溶剤ボトル５からの液体溶剤８の補充開始、補充停止を実行する位置に対応する「ＨＬオフ」、「ＨＬオン」位置、及び液面位置オーバーまたは液無しのアラームを発報すると共に、溶剤蒸気発生装置３の稼働を停止する「ＨＨ」、「ＬＬ」位置が各々設定されている。

また上述の溶剤蒸気発生装置３は、液体溶剤８を気化させる際の溶剤容器３１内の温度変化を抑え、安定して溶剤蒸気を発生させるために溶剤容器３１、蓋体３２を介して液相部、気相部を各々独立して加熱するタンク加熱部３４及び蓋体加熱部３５を備えている。また、溶剤ボトル５からの液体溶剤８の補充時における液相部の温度変動を抑えるための溶剤加熱部４を備えている。
以下、これらの機器の詳細な構成について説明する。

タンク加熱部３４は、円筒状に形成された溶剤容器３１の本体部分の側壁面及び底壁面を覆う角筒形状のヒーターブロックとして構成されている。タンク加熱部３４は、例えばアルミ製の本体に、カートリッジヒーターなどからなる複数のヒーター３４１が埋設された構造となっている。ヒーター３４１には、電力供給部３４２から電力が供給され、当該電力供給部３４２は、液相温度検出部３７ａによる液相部の温度検出結果に基づいて液相部の温度が所定の目標温度（例えば７０℃）となるように供給電力を増減する。

タンク加熱部３４は、本例の第１の温度調整部に相当し、液相部の目標温度は第１の温度に相当する。
なおタンク加熱部３４は、溶剤容器３１の側壁及び底壁の双方を加熱するように構成する場合に限定されず、これら側壁、低壁の少なくとも一方側を介して液相を加熱する構成としてもよい。

さらに溶剤容器３１の下面には、放熱用の複数の放熱フィン３６１を備える放熱部３６が設けられている。放熱部３６に対しては、不図示の冷却空気供給部から冷却用の空気を吹き付けることが可能であり、例えば溶剤蒸気発生装置３の運転停止時にタンク加熱部３４や溶剤容器３１内部の液体溶剤８を速やかに冷却することができる。

一方、図２に示すように、蓋体加熱部３５は蓋体３２の上面側を覆うヒーターブロックとして構成されている。蓋体加熱部３５は、板状に形成されたアルミ製の本体に、カートリッジヒーターなどからなる複数のヒーター３５１が埋設されている。ヒーター３５１には、電力供給部３５２から電力が供給され、当該電力供給部３５２は、気相温度検出部３７ｂの温度検出結果に基づいて気相部の温度が所定の目標温度（例えば７３℃）となるように供給電力を増減する。

蓋体加熱部３５は、本例の第２の温度調整部に相当し、溶剤蒸気の目標温度は第２の温度に相当する。また、溶剤蒸気の目標温度である第２の温度は、液体溶剤８の目標温度である第１の温度よりも高い値に設定されている。さらに蓋体加熱部３５は、蓋体３２の内部に形成された溶剤蒸気抜出流路３０１や溶剤蒸気供給流路２０３を加熱する加熱部としての役割も果たす。

次に溶剤加熱部４の構成について説明すると、図２に示すように溶剤加熱部４は、溶剤容器３１の外部で液体溶剤８を予熱する予備加熱部４１と、溶剤容器３１内の液体溶剤８との間の熱交換により溶剤容器３１に供給される液体溶剤８の温度を溶剤容器３１内の液体溶剤８の温度に近づける熱交換部４２とを備えている。なお図示の便宜上、図１においてはこれら予備加熱部４１、熱交換部４２をまとめて溶剤加熱部４として示してある。溶剤加熱部４は、本例の原料液温度調整部に相当する。

図２、図４に示すように、予備加熱部４１は、既述の液体溶剤供給路４０１の一部を構成する例えばＰＦＡなどのフッ素樹脂製の供給配管を渦巻き状、例えば極座標で表したときｒ＝ａθで示されるアルキメデス渦巻き状に巻いた渦巻き配管４０１ａを備えている。渦巻き配管４０１ａは、径方向の内側と外側に並ぶ渦巻き配管４０１ａの管壁同士が接しており、渦巻き配管４０１ａ内の液体溶剤８がこれら配管の壁面を介しても熱の授受を行うことができる。

本例の予備加熱部４１は、径方向外側から内側へ向けて液体溶剤８が流れる渦巻き配管４０１ａ（図２に向かって左側に配置されている）と、径方向内側から外側へ向けて液体溶剤８が流れる渦巻き配管４０１ａとが直列に接続され、これら２つの渦巻き配管４０１ａが共通の筐体４１１内に格納されている。筐体４１１は、例えばアルミニウム製の薄板にて構成され、溶剤容器３１に設けられた角筒形状のタンク加熱部３４の一面に接するように設けられている。これにより予備加熱部４１は、タンク加熱部３４を利用して渦巻き配管４０１ａ内の液体溶剤８を加熱することができる。

ここで筐体４１１内に格納されている渦巻き配管４０１ａの容量は、「ＨＬオフ」の位置（下限位置）まで低下した溶剤容器３１内の液体溶剤８を、「ＨＬオン」の高さ位置まで補充する量に相当する量か、それ以上の容量を備えている。常温（例えば２３℃）で供給された液体溶剤８は、この予備加熱部４１にて５３℃程度にまで加熱されてから後段の熱交換部４２へと供給される。予備加熱部４１は本例の予備温度調整部に相当する。

上述の予備加熱部４１を出た液体溶剤供給路４０１は、溶剤容器３１内に配置された熱交換部４２に接続されている。熱交換部４２は、液体溶剤供給路４０１の末端部側を構成し、フッ素樹脂など熱伝導率の低い部材からなる配管部材を下方側から上方側へ向けてらせん状に巻いた構成となっている。この熱交換部４２を構成するらせん状の配管（らせん配管４０１ｂ）は、円筒形状に形成された溶剤容器３１の内部空間に配置され、当該内部空間の下端部近傍位置から、前記内部空間の高さの３分の２程度の高さ位置までの領域に亘って、らせんの軸が上下方向に向くように配置されている。

らせん配管４０１ｂの上端は、溶剤容器３１内の空間に向けて開口し、予備加熱部４１（渦巻き配管４０１ａ）、熱交換部４２（らせん配管４０１ｂ）を通流した液体溶剤８は、この開口を介して溶剤容器３１内に流下する。ここで、既述の液面計３８に設定されている既述の「ＨＬオン」位置は、らせん配管４０１ｂの開口部の下方側近傍位置に設定されている。また液相温度検出部３７ａは、熱交換部４２の内側の下部側近傍における液相部の温度を検出する位置に配置されている。一方、気相温度検出部３７ｂは、熱交換部４２の上方側に設定された既述の「ＨＨ」位置よりも上方側の気相部の温度を検出する位置に配置されている。

らせん配管４０１ｂの容量は、「ＨＬオフ」の位置まで低下した溶剤容器３１内の液体溶剤８を、「ＨＬオン」の高さ位置まで補充する量に相当する量か、それ以上であって、渦巻き配管４０１ａと同程度の容量に調節されている。

上述の状態で熱交換部４２が配置された溶剤容器３１内に液体溶剤８を満たし、その液面の高さ位置が「ＨＬオン‐ＨＬオフ」位置の間を上下するように液体溶剤８の補充を行うと、熱交換部４２の下部側は常時、液相部内に浸漬された状態となる。この結果、予備加熱部４１にて予熱された後、熱交換部４２のらせん配管４０１ｂに供給された液体溶剤８は、らせん配管４０１ｂの管壁を介して液相部の液体溶剤８によって加熱されることとなる。

さらに図２に示すように、熱交換部４２においては、溶剤容器３１内の液体溶剤８が流動しやすくなるように、上下に並ぶらせん配管４０１ｂの管壁同士の間に隙間が形成されている。

図１、図２に示すように、溶剤蒸気発生装置３やスムージング処理装置１、溶剤蒸気の供給系統に設けられている各機器は、制御部６に接続されている。制御部６は不図示のＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には溶剤蒸気発生装置３やスムージング処理装置１の動作などについてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。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、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

以下、上述の溶剤蒸気発生装置３の作用について図５〜図９を参照しながら説明する。図５は、溶剤蒸気発生装置３にて溶剤蒸気を発生させる動作に係る説明図であり、図６〜図９は、溶剤容器３１に液体溶剤８を補充する動作に係る説明図である。なお、図５〜図９においては、液相温度検出部３７ａ、３７ｂや液面計３８、放熱部３６などの記載を適宜省略し、溶剤蒸気抜出流路３０１の形状も簡略化して示してある。

まず、溶剤蒸気を発生させる動作について説明すると、スムージング処理装置１にてウエハＷのスムージング処理を実行するタイミングとなったら、溶剤容器３１内の液体溶剤８へ向けてバブリングノズル３３からキャリアガスをバブリングすることにより溶剤蒸気を発生させる。溶剤蒸気の発生は、液相部における液体溶剤８の液面の高さ位置が既述の「ＨＬオン−ＨＬオフ」の設定位置の範囲内で行われる。

バブリングしたキャリアガスが液体溶剤８と接触すると、当該キャリアガスの気泡中に液体溶剤８が蒸発し、キャリアガスと溶剤成分とを含む溶剤蒸気が得られる。この溶剤蒸気は、蓋体３２に形成された溶剤蒸気抜出流路３０１を介して溶剤容器３１から取り出され、溶剤蒸気供給流路２０３を通じてスムージング処理装置１へと供給される。

ここで溶剤容器３１の内部は、当該溶剤容器３１の側壁面及び底壁面側からタンク加熱部３４によって加熱されている。しかしながら後述の実施例（図１２）にて説明するように、バブリングノズル３３から例えば常温のキャリアガスを供給すると、熱容量の小さな気相部側の温度は急激に低下する。また、溶剤が気化する際に気化熱が奪われることによっても溶剤蒸気の温度は低下する。そして、液相部（液体溶剤８）と接している気相部においては、溶剤蒸気の温度が液体溶剤８と同じ温度にまで低下すると、溶剤成分の一部が再び液化してしまう。

このように、溶剤蒸気中の溶剤成分が液化すると、溶剤蒸気供給流路２０３の配管等を加熱してこれらの流路内で溶剤蒸気の結露が発生しないようにしても、溶剤蒸気の発生源である溶剤蒸気発生装置３にて溶剤蒸気の濃度が変動してしまう。このため、スムージング処理装置１において各ウエハＷに対して均一なスムージング処理を実行するうえでの阻害要因となるおそれがある。
そこで既述のように本例の溶剤蒸気発生装置３には、液相部側のタンク加熱部３４と、気相部側の加熱を行う蓋体加熱部３５とが独立して設けられている。

タンク加熱部３４においては、液相温度検出部３７ａによって検出された液相部の温度が所定の目標温度（７０℃）となるように、電力供給部３４２から供給される電力が増減される。一方、蓋体加熱部３５においては、気相温度検出部３７ｂによって検出された気相部の温度が、液相部の温度よりも高い目標温度（７３℃）となるように、電力供給部３５２から供給される電力が増減される。

この結果、バブリングノズル３３から温度の低いキャリアガスを供給しても、気相部の温度が液相部よりも高い温度に維持され、溶剤成分の再液化を抑えて、安定した濃度の溶剤蒸気をスムージング処理装置１に供給することができる。なお、溶剤蒸気発生装置３に供給するキャリアガスは常温で供給する場合に限定されず、例えば予熱器により液体溶剤８の温度に近い温度まで予熱した状態で供給してもよい。この場合においても、気化熱の影響によって溶剤蒸気の温度が低下することに伴う溶剤の再液化を抑えることができる。

次に、溶剤加熱部４（予備加熱部４１、熱交換部４２）を用いて温度調整を行いながら液体溶剤８の補充を行う手法について説明する。
溶剤蒸気発生装置３における溶剤蒸気の発生量は、既述のように溶剤蒸気発生装置３内における気相部の温度変化の影響を受けて変動するおそれがあるばかりでなく、液相部の温度変化によっても変動するおそれがある。

例えば、溶剤加熱部４を設けずに、溶剤ボトル５内の液体溶剤８（例えば２３℃）をそのまま溶剤容器３１に供給すると、液相部の温度が急激に低下し、これに伴って溶剤蒸気中の溶剤成分の濃度が低下する。このような濃度変化を避けるためには、液体溶剤８の補充期間中における溶剤容器３１内の液体溶剤８の温度変化を例えば±１．０℃の範囲内に抑えることが好ましい。
一方、溶剤蒸気発生装置３とは独立して、液体溶剤供給路４０１を構成する配管に、別途ヒーターや熱交換器を設けると、追加の温度調整機構が必要となるだけでなく、これらの機器の設置スペースも必要となる。そこで本例の溶剤蒸気発生装置３は、溶剤容器３１に設けられているタンク加熱部３４を利用して液体溶剤８の予熱を行う構成となっている。

例えば図６は、「ＨＬオン」の位置まで補充された溶剤容器３１内の液体溶剤８が、ウエハＷのスムージング処理により消費され、「ＨＬオフ」の高さ位置まで低下したタイミングを示している。「ＨＬオン」の位置まで補充された液体溶剤８は、予備加熱部４１や熱交換部４２における温度調整を行う上で十分に長い時間、例えば数時間〜１日程度の時間をかけて「ＨＬオフ」の位置まで消費される。

このため、液体溶剤８の補充を開始する前の状態において、熱交換部４２（らせん配管４０１ｂ）内の液体溶剤８の温度は、液相部の温度とほぼ同じ温度となっている（図６中に右上がりのハッチングで塗ってある）。また、タンク加熱部３４から熱を受けて筐体４１１内で加熱される予備加熱部４１（渦巻き配管４０１ａ）内の液体溶剤８の温度についても、予備加熱部４１の出口の設計温度である例えば５３℃となっている（図６中にドットパターンのハッチングで塗ってある）。

この状態にて溶剤容器３１内の液体溶剤８の液面の高さが「ＨＬオフ」の位置に到達したら（図６）、溶剤ボトル５に圧送用のガスを供給して所定量の液体溶剤８を溶剤蒸気発生装置３に供給する。この結果、液体溶剤供給路４０１の末端部側に設けられている熱交換部４２（らせん配管４０１ｂ）から液相部に液体溶剤８が流入するが、熱交換部４２内の液体溶剤８の温度は、溶剤容器３１内の液体溶剤８の温度とほぼ同じになっているので、当該流入によって液相部の温度は殆ど変動しない（図７）。

また図７に示すように、らせん配管４０１ｂの上流部側には新たな液体溶剤８が供給される（ドットパターンのハッチングで塗ってある）。この液体溶剤８は、予備加熱部４１にて予熱されているので、溶剤ボトル５から供給された液体溶剤８を直接供給する場合に比べてらせん配管４０１ｂの内側と外側との温度差は小さい。さらに、らせん配管４０１ｂは金属に比べて熱伝導率の小さな樹脂により構成されていることから、液相部かららせん配管４０１ｂ内の液体溶剤８への熱の移動はゆっくりと進行する。この観点においても熱交換部４２に、液相部よりも低い温度の液体溶剤８が供給されたことによる液相部の温度の変化幅は小さく抑えられる。

さらに、溶剤ボトル５から供給された常温の液体溶剤８は（図７中に右下がりのハッチングで塗ってある）、溶剤容器３１の外部に配置された予備加熱部４１に進入し、溶剤容器３１内の液相部とは接触しないので、これによっても液相部の温度の変動が抑えられる。

このように、予備加熱部４１へ新たな液体溶剤８を供給し、予備加熱部４１内の液体溶剤８を熱交換部４２へ押し出し、さらに熱交換部４２内の液体溶剤８を溶剤容器３１内へ流下させることにより、液相部の温度の変動を抑えつつ、「ＨＬオン」の位置まで液体溶剤８を補充することができる（図８）。そして、所定量の液体溶剤８を補充したタイミングで溶剤ボトル５からの液体溶剤８の圧送を停止すると、液相部から供給される熱により熱交換部４２（らせん配管４０１ｂ）内の液体溶剤８が加熱され、両液体溶剤８がほぼ同じ温度となる（図９）。また、タンク加熱部３４から供給される熱により予備加熱部４１（渦巻き配管４０１ａ）内の液体溶剤８が加熱される（図９）。

上述のように温度の変動を抑えつつ溶剤容器３１内に液体溶剤８を補充することにより、例えば液体溶剤８の補充期間中にキャリアガスをバブリングし、溶剤蒸気の発生を行ったとしても溶剤蒸気に含まれる溶剤成分の濃度変動を小さく抑えることができる。
ここで外部から区画された溶剤容器３１内に液体溶剤８を補充するタイミングが、溶剤蒸気を発生させている期間中である場合には、発生した溶剤蒸気をスムージング処理装置１へ向けて供給することにより溶剤容器３１内の圧力上昇は抑えられる。一方、溶剤蒸気の発生を行っていない期間中に液体溶剤８の補充を行う場合には、図７、図８に示すように排気流路２０１の開閉弁２１を開いて溶剤容器３１内の気体を外部へ排気すればよい。

本実施の形態に係る溶剤蒸気発生装置３によれば以下の効果がある。溶剤容器３１に収容された液体溶剤８にキャリアガスをバブリングして発生した溶剤蒸気を取り出すにあたり、気相部の温度が液相部の温度よりも高くなるように温度調整を行うので、溶剤蒸気の温度低下に伴う溶剤の再液化を抑え、安定した量の溶剤蒸気をウエハＷに供給することができる。

ここで、図２に示した溶剤蒸気発生装置３においては、液相温度検出部３７ａ、気相温度検出部３７ｂにて検出した溶剤容器３１内の液体溶剤８の温度や溶剤蒸気の温度に基づいて、電力供給部３４２、３５２からタンク加熱部３４、蓋体加熱部３５へ供給する電力を増減する場合について説明した。但し、このようなフィードバック機構を設けることは必須の要件ではない。例えば溶剤蒸気発生装置３の設計段階にて溶剤容器３１内の溶剤蒸気の温度が最も低下するタイミングにおける当該溶剤蒸気の温度を実験などにより把握しておき、当該タイミングにおける溶剤蒸気の温度が液体溶剤８の温度を下回らないように蓋体３２や蓋体加熱部３５の出力を固定して設定してもよい。

また、溶剤加熱部４に予備加熱部４１と熱交換部４２の双方を設けることも必須ではなく、液相部の温度変化の許容幅に応じていずれか一方のみを設けてもよい。
さらに、溶剤ボトル５からは溶剤容器３１内の液体溶剤８よりも低温のものが供給される場合に限定されない。この場合には予備加熱部４１に替えて例えば水冷式のクーラーなどを設けた後、溶剤容器３１内の液体溶剤８にて熱交換部４２内を通流する液体溶剤８を冷却する構成としてもよい。

続いて、上述のスムージング処理装置１を組み込んだ塗布、現像装置の構成例について図１０、図１１を参照しながら簡単に説明する。
処理対象のウエハＷを収容したキャリア１０２が塗布、現像装置のキャリアブロックＳ１に設けられた載置台１０１に載置されると、受け渡しアームＣによってウエハＷが取り出される。取り出されたウエハＷは、処理ブロックＳ２に設けられた棚ユニットＵ２内の受け渡しモジュールＣＰＬ２に受け渡され、搬送アームＡ２によってＢＣＴ層Ｂ２に搬入されて、反射防止膜が形成される。次いで、ウエハＷは、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ２に受け渡され、受け渡しモジュールＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介してＣＯＴ層Ｂ３に搬入され、レジスト膜が形成される。

レジスト膜形成後のウエハＷは、搬送アームＡ３により、棚ユニットＵ１の受け渡しモジュールＢＦ３に受け渡された後、例えば受け渡しモジュールＢＦ３→受け渡しアームＤ→受け渡しモジュールＣＰＬ４を介して搬送アームＡ４に受け渡され、ＴＣＴ層Ｂ４にてレジスト膜の上に反射防止膜が形成される。しかる後、ウエハＷは、搬送アームＡ４により受け渡しモジュールＴＲＳ４に受け渡される。なおレジスト膜の上の反射防止膜を形成しない場合や、レジスト膜の下の反射防止膜を形成する代わりに、ウエハＷに対して疎水化処理を行う場合もある。

受け渡しモジュールＴＲＳ４に受け渡された反射防止膜形成後のウエハＷは、さらに受け渡しモジュールＣＰＬ１１に受け渡され、ＤＥＶ層Ｂ１内の上部に設けられた搬送専用のシャトルアームＥにより棚ユニットＵ３の受け渡しモジュールＣＰＬ１２に搬送される。次いで、ウエハＷはインターフェイスブロックＳ３に取り込まれ、インターフェイスアームＦにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる。しかる後、ウエハＷは、棚ユニットＵ３の受け渡しモジュールＴＲＳ６に載置されて処理ブロックＳ２に戻される。

処理ブロックＳ２に戻されたウエハＷは、ＤＥＶ層Ｂ１にて現像処理が行われた後、本例のスムージング処理装置１が設けられた基板処理部１０４に搬送され、ここでスムージング処理が実行される。次いで、当該ＤＥＶ層Ｂ１内において、処理モジュール群Ｕ１に設けられた加熱モジュールに搬送され、ここで所定温度例えば１００℃に加熱されて、レジストパターンに残存する溶剤が除去される。この後、例えば搬送アームＡ１により処理モジュール群Ｕ１に設けられた冷却モジュールに搬送され、ここで所定温度例えば２３℃に冷却された後、棚ユニットＵ２における受け渡しアームＣのアクセス範囲の受け渡し台に搬送され、受け渡しアームＣを介してキャリア１０２に戻される。

ここで、図２などに示した本実施の形態に係る溶剤蒸気発生装置３を適用可能な装置は、ウエハＷのスムージング処理を行うスムージング処理装置１に限定されるものではない。例えばウエハＷにＨＭＤＳ（Hexamethyl Disilazane）などの疎水化処理用のガスを供給してウエハＷの表面を疎水化する疎水化処理装置、成膜処理用のガスを用いてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりウエハＷの表面に成膜を行う成膜装置や、処理液を満たした処理槽にウエハＷを浸漬して洗浄処理を行った後、乾燥用の処理ガスであるＩＰＡ（IsoPropyl Alcohol）などの有機溶剤の蒸気の雰囲気中にウエハＷを引き上げて乾燥を行う洗浄装置における各種の処理ガス発生装置に対しても本発明は適用することができる。

（実施例１）
溶剤容器３１を加熱するためのタンク加熱部３４と、蓋体３２を加熱するための蓋体加熱部３５とを備える溶剤蒸気発生装置３により、溶剤蒸気発生時の溶剤容器３１内における液相部及び気相部の温度の経時変化を調べた。
Ａ．実験条件
内部容量が２００ミリリットルの溶剤容器３１に、１００ミリリットルのＮＭＰを収容し、バブリングノズル３３からキャリアガスとして２３℃の窒素ガスを供給、停止する動作を繰り返して溶剤蒸気を発生させた。タンク加熱部３４により加熱される液相部の目標温度は７０℃であり、蓋体加熱部３５により加熱される気相部の目標温度は７３℃に設定した。

Ｂ．実験結果
溶剤容器３１内の液相部の温度（液相温度）、及び気相部の温度（液相温度）の経時変化を図１２に示す。図１２は横軸が時間、縦軸が液相温度、または気相温度を示している。また、バブリングを開始したタイミングを白抜きの逆三角付の破線で示し、バブリングを停止したタイミングを黒塗りの逆三角付の破線で示した。

図１２に示すように、バブリング用のキャリアガスを供給しても、熱容量の大きな液体溶剤８においては、液相温度は殆ど変動しなかった。一方、バブリング用のキャリアガスの供給タイミングにて、気相温度は急激に１．０℃近く低下する。しかしながら溶剤蒸気側を加熱する専用の蓋体加熱部３５を設けた本例では、気相温度（溶剤蒸気の温度）が液相温度（液体溶剤８の温度）まで低下する現象は確認されなかった。また、バブリングを停止すると、気相温度は急激に気相部の目標温度近くまで上昇することも確認できる。

（実験２）
図２に示すように予備加熱部４１及び熱交換部４２を備えた溶剤蒸気発生装置３にて液体溶剤８の補充を行い、液相温度の経時変化を調べた。
Ａ．実験条件
内部容量が２００ミリリットルの溶剤容器３１に、１００ミリリットルのＮＭＰを収容し、外部から５５℃のＮＭＰを供給した。タンク加熱部３４の目標温度は６０℃に設定した。このとき、予備加熱部４１の出口温度は５８℃となる。

Ｂ．実験結果
溶剤容器３１内の液相温度の経時変化を図１３に示す。図１３は横軸が時間、縦軸が液相温度を示している。図１３においては、液体溶剤８の補充を行った時刻をゼロとして記してある。
図１３に示すように、液体溶剤８の補充を行うと液相温度は変動したが、その変動幅は±０．５℃の範囲内に抑えることができた。予備加熱部４１、熱交換部４２を備えない溶剤容器３１に、目標温度よりも１℃低いＮＭＰを、本例と同量だけ補充した不図示の予備実験においては、液相温度の変動幅が±０．５℃の範囲を超えたので、予備加熱部４１、熱交換部４２を設けることにより、適切な温度調整を行うことが可能であることが分かる。

Ｗ ウエハ
１ スムージング処理装置
３ 溶剤蒸気発生装置
３０１ 溶剤蒸気抜出流路
３１ 溶剤容器
３２ 蓋体
３３ バブリングノズル
３３２ キャリアガス供給部
３４ タンク加熱部
３５ 蓋体加熱部
３７ａ 液相温度検出部
３７ｂ 気相温度検出部
３８ 液面計
４ 溶剤加熱部
４１ 予備加熱部
４２ 熱交換部
５ 溶剤ボトル
６ 制御部
８ 液体溶剤

Claims (16)

1. 原料液にキャリアガスをバブリングして処理ガスを発生させる処理ガス発生装置において、
   原料液を収容する原料液タンクと、
   前記原料液タンク内の原料液にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、
   前記原料液タンク内の原料液が収容されている領域である液相部の上方側の気相部から、バブリングにより発生した処理ガスを取り出すための取出部と、
   前記液相部の温度調整を行う第１の温度調整部と、
   前記気相部の温度が、前記液相部の温度よりも高くなるように、当該気相部の温度調整を行う第２の温度調整部と、を備えることを特徴とする処理ガス発生装置。
2. 前記原料液タンク内に原料液を供給する原料液供給部を備え、前記原料液供給部は、当該原料液タンクに供給される原料液の温度が前記液相部の温度に近づくように原料液の温度を調整する原料液温度調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の処理ガス発生装置。
3. 前記原料液温度調整部は、前記原料液タンクの外部にて、原料液の温度を前記液相部の温度に近付ける予備温度調整部を備えることを特徴とする請求項２に記載の処理ガス発生装置。
4. 前記原料液供給部は、前記原料液タンクに供給される原料液が流れる供給配管を備え、前記予備温度調整部は、前記第１の温度調整部を利用して、前記供給配管を流れる原料液の温度を前記液相部の温度に近付けるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の処理ガス発生装置。
5. 前記原料液供給部は、前記原料液タンクに供給される原料液が流れる供給配管を備え、前記原料液温度調整部は、前記液相部の原料液に浸漬された状態で配置された前記供給配管の末端部側により構成され、当該供給配管内の原料液と、前記液相部との熱交換を行って、当該原料液タンクに供給される原料液の温度を前記液相部の温度に近づけるための熱交換部を備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一つに記載の処理ガス発生装置。
6. 前記熱交換部を構成する前記供給配管の末端側は、前記原料液タンク内を上下方向に伸びるらせん状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の処理ガス発生装置。
7. 前記熱交換部を構成する前記供給配管の末端側は、樹脂製であることを特徴とする請求項５または６に記載の処理ガス発生装置。
8. 前記液相部の温度を検出する液相温度検出部と、前記気相部の温度を検出する気相温度検出部とを備え、
   前記第１の温度調整部は、前記液相温度検出部の検出温度が前記液相部の温度設定値である第１の温度となるように温度調整を行い、前記第２の温度調整部は、前記気相温度検出部の検出温度が前記気相部の温度設定値である第２の温度となるように温度調整を行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の処理ガス発生装置。
9. 前記第１の温度調整部は、前記原料液タンクの側面または底面の少なくとも一方を介して前記液相部の温度調整を行い、前記第２の温度調整部は、前記原料液タンクの上面を介して前記気相部の温度調整を行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つ記載の処理ガス発生装置。
10. 前記液相部の液面の高さ位置を検出する液面計を備え、前記原料液供給部は、前記液面計にて検出された液面の高さ位置が予め設定された下限位置に達したら、原料液タンクへの原料液の供給を実行することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の処理ガス発生装置。
11. 基板を処理するための処理ガスを発生させる処理ガス発生方法において、
    外部から区画され、原料液タンク内に収容された原料液にキャリアガスを供給する工程と、
    前記原料液タンク内の原料液が収容されている領域である液相部の上方側の気相部から、バブリングにより発生した処理ガスを取り出す工程と、
    前記液相部の原料液の温度調整を行う工程と、
    前記気相部の温度が、前記液相部の温度よりも高くなるように、当該処理ガスの温度調整を行う工程と、を含むことを特徴とする処理ガス発生方法。
12. 前記原料液タンクに供給される原料液の温度が前記液相部の温度に近づくように原料液の温度を調整する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の処理ガス発生方法。
13. 前記原料液の温度を調整する工程には、前記原料液タンクの外部にて、原料液の温度を前記液相部の温度に近付ける工程が含まれることを特徴とする請求項１２に記載の処理ガス発生方法。
14. 前記原料液の温度を調整する工程には、前記液相部に浸漬された状態で配置され、前記原料液タンクに供給される原料液が流れる供給配管の末端部側を流れる原料液と、前記液相部との熱交換を行って、当該原料液タンクに供給される原料液の温度を前記液相部の温度に近づける工程が含まれることを特徴とする請求項１２または１３に記載の処理ガス発生方法。
15. 前記処理ガスは露光、現像されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善する処理に用いられる溶剤蒸気であり、
    基板を処理容器内に配置する工程と、
    請求項１１ないし１４のいずれか一つに記載の処理ガス発生方法によって発生した処理ガスを前記処理容器に供給し、基板を処理する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
16. 基板を処理するための処理ガスを発生させる処理ガス発生装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは請求項１１ないし１４のいずれか一つに記載された処理ガス発生方法を実行するためのステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。