JP2000031017A - 基板加熱装置、基板加熱方法及び基板処理方法 - Google Patents
基板加熱装置、基板加熱方法及び基板処理方法Info
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- H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板面内において良好な均熱性を得ることを
可能とする。 【解決手段】 被処理基板を加熱する熱板１１と、この
熱板上に被処理基板を保持する基板保持手段と、熱板上
空の気流１２が熱板表面に沿って一方向に生じるように
する気流生成手段と、熱板に設けられ、リング状の発熱
部が配置された第１の発熱構成部及び第１の発熱構成部
の内側に配置され気流上流側での発熱量が気流下流側で
の発熱量よりも多くなるように構成された第２の発熱構
成部からなる発熱手段１４とを有する。
可能とする。 【解決手段】 被処理基板を加熱する熱板１１と、この
熱板上に被処理基板を保持する基板保持手段と、熱板上
空の気流１２が熱板表面に沿って一方向に生じるように
する気流生成手段と、熱板に設けられ、リング状の発熱
部が配置された第１の発熱構成部及び第１の発熱構成部
の内側に配置され気流上流側での発熱量が気流下流側で
の発熱量よりも多くなるように構成された第２の発熱構
成部からなる発熱手段１４とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板加熱装置、基
板加熱方法及び基板処理方法に関する。
板加熱方法及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板の加熱処理（特にレジストを塗布し
た基板の加熱処理）を行う加熱装置では、加熱の際に発
生するガスや微粒子が天板に付着しないようにするた
め、加熱装置の天板下部に気流を生じさせる必要があ
り、従来は被処理基板周囲から気体を導入し天板の中心
上部から排気する方式が広くが用いられていた。しかし
ながら、この方式では全体の構成が厚くなってしまうと
いう問題がある。
た基板の加熱処理）を行う加熱装置では、加熱の際に発
生するガスや微粒子が天板に付着しないようにするた
め、加熱装置の天板下部に気流を生じさせる必要があ
り、従来は被処理基板周囲から気体を導入し天板の中心
上部から排気する方式が広くが用いられていた。しかし
ながら、この方式では全体の構成が厚くなってしまうと
いう問題がある。
【０００３】また、従来の加熱装置では、ヒーター等を
備えた下部ハウジングにヒーター等の熱を被処理基板に
伝達するための熱板（均熱板）を設け、この均熱板の厚
さを１５ｍｍ程度と厚くすることで下部ハウジング表面
での均熱性を得ていた。しかしながら、均熱板の厚さを
厚くすると、良好な均熱性は得られるものの、熱応答性
が悪くなるという問題がある。熱応答性を改善するため
には均熱板の厚さを薄くすればよいが、逆に良好な均熱
性を得ることが難しくなる。均熱性を得るためにヒータ
ーを分割する提案もなされているが（例えば、特開平４
−２３９１２０号公報）、天板下部の気流の影響に対し
て十分な考慮がはかられておらず、基板面内の良好な面
内均熱性を得ることは困難である。
備えた下部ハウジングにヒーター等の熱を被処理基板に
伝達するための熱板（均熱板）を設け、この均熱板の厚
さを１５ｍｍ程度と厚くすることで下部ハウジング表面
での均熱性を得ていた。しかしながら、均熱板の厚さを
厚くすると、良好な均熱性は得られるものの、熱応答性
が悪くなるという問題がある。熱応答性を改善するため
には均熱板の厚さを薄くすればよいが、逆に良好な均熱
性を得ることが難しくなる。均熱性を得るためにヒータ
ーを分割する提案もなされているが（例えば、特開平４
−２３９１２０号公報）、天板下部の気流の影響に対し
て十分な考慮がはかられておらず、基板面内の良好な面
内均熱性を得ることは困難である。
【０００４】気流に対する温度補正という観点からは、
ＣＶＤプロセスにいくつかの対応例が見られるが（例え
ば、特開平９−２３７７６４号公報、特開平４−３２５
６８３号公報）、被処理基板上部における原料ガスの分
解反応を均一に起こすことを目的とするものであり、基
板自体の温度の面内均一性については十分な配慮はなさ
れていない。
ＣＶＤプロセスにいくつかの対応例が見られるが（例え
ば、特開平９−２３７７６４号公報、特開平４−３２５
６８３号公報）、被処理基板上部における原料ガスの分
解反応を均一に起こすことを目的とするものであり、基
板自体の温度の面内均一性については十分な配慮はなさ
れていない。
【０００５】一方、化学増幅型レジストを塗布した基板
の露光後の加熱工程では、熱供給の均一性に厳しい精度
が求められている。化学増幅型レジストを用いた場合、
室温であっても加熱工程で生じる酸拡散反応が露光直後
からゆっくりした速度で進行する。しかしながら、従来
の加熱方式では、このような室温においても生じる酸拡
散反応による誤差を取り除くことができなかった。
の露光後の加熱工程では、熱供給の均一性に厳しい精度
が求められている。化学増幅型レジストを用いた場合、
室温であっても加熱工程で生じる酸拡散反応が露光直後
からゆっくりした速度で進行する。しかしながら、従来
の加熱方式では、このような室温においても生じる酸拡
散反応による誤差を取り除くことができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の加熱装置では、基板面内での良好な均熱性を得るこ
とが困難であった。また、従来はレジスト塗布後の酸拡
散反応に起因する誤差を十分に補正することが困難であ
った。
来の加熱装置では、基板面内での良好な均熱性を得るこ
とが困難であった。また、従来はレジスト塗布後の酸拡
散反応に起因する誤差を十分に補正することが困難であ
った。
【０００７】本発明は上記従来の課題に対してなされた
ものであり、その第１の目的は基板面内での良好な均熱
性を得ることが可能な基板加熱装置及び加熱方法を提供
することにあり、第２の目的はレジスト塗布後の酸拡散
反応に起因する誤差を十分に補正することが可能な基板
処理方法を提供することにある。
ものであり、その第１の目的は基板面内での良好な均熱
性を得ることが可能な基板加熱装置及び加熱方法を提供
することにあり、第２の目的はレジスト塗布後の酸拡散
反応に起因する誤差を十分に補正することが可能な基板
処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る基板加熱装
置は、被処理基板を加熱する熱板と、この熱板上に被処
理基板を保持する基板保持手段と、前記熱板上空の気流
が熱板表面に沿って一方向に生じるようにする気流生成
手段と、前記熱板に設けられ、リング状の発熱部が配置
された第１の発熱構成部及び第１の発熱構成部の内側に
配置され気流上流側での発熱量が気流下流側での発熱量
よりも多くなるように構成された第２の発熱構成部から
なる発熱手段とを有することを特徴とする（請求項
１）。
置は、被処理基板を加熱する熱板と、この熱板上に被処
理基板を保持する基板保持手段と、前記熱板上空の気流
が熱板表面に沿って一方向に生じるようにする気流生成
手段と、前記熱板に設けられ、リング状の発熱部が配置
された第１の発熱構成部及び第１の発熱構成部の内側に
配置され気流上流側での発熱量が気流下流側での発熱量
よりも多くなるように構成された第２の発熱構成部から
なる発熱手段とを有することを特徴とする（請求項
１）。
【０００９】また、本発明に係る基板加熱装置は、被処
理基板を加熱する熱板と、この熱板上に被処理基板を保
持する基板保持手段と、前記熱板上空の気流が熱板表面
に沿って一方向に生じるようにする気流生成手段と、前
記熱板に設けられ、リング状の発熱部が配置された（内
側から外側に向かって複数配置されていることが好まし
い）第１の発熱構成部及び発熱部が気流上流側から気流
下流側に向かって複数配置された第２の発熱構成部から
なる発熱手段とを有することを特徴とする（請求項
２）。
理基板を加熱する熱板と、この熱板上に被処理基板を保
持する基板保持手段と、前記熱板上空の気流が熱板表面
に沿って一方向に生じるようにする気流生成手段と、前
記熱板に設けられ、リング状の発熱部が配置された（内
側から外側に向かって複数配置されていることが好まし
い）第１の発熱構成部及び発熱部が気流上流側から気流
下流側に向かって複数配置された第２の発熱構成部から
なる発熱手段とを有することを特徴とする（請求項
２）。
【００１０】ここでいうリング状とは、リングとして閉
じているものの他、リングを複数の部分に分割したもの
も含む。また、リングは必ずしも円状である必要はな
く、楕円状、さらには四角形状等の角型形状であっても
よい。
じているものの他、リングを複数の部分に分割したもの
も含む。また、リングは必ずしも円状である必要はな
く、楕円状、さらには四角形状等の角型形状であっても
よい。
【００１１】被処理基板を熱板によって加熱する場合、
基板周辺部では基板中央部よりも熱放出が多く基板温度
が低下しやすい。また、熱板上空の気流が熱板表面に沿
って一方向に生じる層流（層流にすることで装置の構造
を薄くすることができる）では、気流上流側の方が気流
下流側よりも基板温度が低下しやすい。本発明によれ
ば、発熱手段の各発熱部を独立に制御するようにし、第
１の発熱構成部により主として基板周辺部での熱放出に
よる基板温度低下を補正するとともに、第２の発熱構成
部によって主として気流方向の温度分布を補正する（被
処理基板中心（或いは熱板中心）よりも気流上流側での
発熱量を気流下流側での発熱量よりも多くする）ことに
より、基板面内での良好な均熱性を得ることが可能とな
る。したがって、例えば被処理基板表面に形成された感
光性膜を均一性よく加熱することが可能となる。
基板周辺部では基板中央部よりも熱放出が多く基板温度
が低下しやすい。また、熱板上空の気流が熱板表面に沿
って一方向に生じる層流（層流にすることで装置の構造
を薄くすることができる）では、気流上流側の方が気流
下流側よりも基板温度が低下しやすい。本発明によれ
ば、発熱手段の各発熱部を独立に制御するようにし、第
１の発熱構成部により主として基板周辺部での熱放出に
よる基板温度低下を補正するとともに、第２の発熱構成
部によって主として気流方向の温度分布を補正する（被
処理基板中心（或いは熱板中心）よりも気流上流側での
発熱量を気流下流側での発熱量よりも多くする）ことに
より、基板面内での良好な均熱性を得ることが可能とな
る。したがって、例えば被処理基板表面に形成された感
光性膜を均一性よく加熱することが可能となる。
【００１２】なお、第１の発熱構成部の配置パターン及
び第２の発熱構成部の配置パターンは、それぞれ熱板中
心を通る気流に対して対称になるように構成することが
好ましい。また、第１の発熱構成部のパターン形状は被
処理基板の平面形状（外周形状）に応じた形状にする
（例えば、被処理基板が円形である場合には円状のリン
グ状パターンとし、被処理基板が四角形である場合には
四角形状のリング状パターンとする）ことが好ましい。
また、熱板も被処理基板の形状に応じた形状にするとよ
い。
び第２の発熱構成部の配置パターンは、それぞれ熱板中
心を通る気流に対して対称になるように構成することが
好ましい。また、第１の発熱構成部のパターン形状は被
処理基板の平面形状（外周形状）に応じた形状にする
（例えば、被処理基板が円形である場合には円状のリン
グ状パターンとし、被処理基板が四角形である場合には
四角形状のリング状パターンとする）ことが好ましい。
また、熱板も被処理基板の形状に応じた形状にするとよ
い。
【００１３】また、熱板上空の気流を層流状態にするに
は、例えば気体を導入する手段によって導入量を制御す
る又は／及び気体を排出する手段によって排出量を制御
することによって行えばよい。また、請求項１におい
て、第２の発熱構成部を気流上流側での発熱量が気流下
流側での発熱量よりも多くなるように構成する例として
は、例えば第２の発熱構成部をリング状に配置し、気流
上流側の発熱部のパターン数を気流下流側よりも多くす
る或いは気流上流側の発熱部のパターン幅を気流下流側
よりも広くすることがあげられる。
は、例えば気体を導入する手段によって導入量を制御す
る又は／及び気体を排出する手段によって排出量を制御
することによって行えばよい。また、請求項１におい
て、第２の発熱構成部を気流上流側での発熱量が気流下
流側での発熱量よりも多くなるように構成する例として
は、例えば第２の発熱構成部をリング状に配置し、気流
上流側の発熱部のパターン数を気流下流側よりも多くす
る或いは気流上流側の発熱部のパターン幅を気流下流側
よりも広くすることがあげられる。
【００１４】前記基板保持手段は、保持される被処理基
板の中心がリング状の発熱部からなる第１の発熱構成部
の中心よりも気流下流側になるように構成されているこ
とが好ましい（請求項３）。気流の影響によって熱が上
流から下流方向に移動するため、このように被処理基板
の中心を下流側に配置することにより、より高い均熱性
を得ることが可能となる。
板の中心がリング状の発熱部からなる第１の発熱構成部
の中心よりも気流下流側になるように構成されているこ
とが好ましい（請求項３）。気流の影響によって熱が上
流から下流方向に移動するため、このように被処理基板
の中心を下流側に配置することにより、より高い均熱性
を得ることが可能となる。
【００１５】本発明に係る基板加熱方法は、前記基板加
熱装置を用い、前記発熱手段によって加熱される熱板の
温度が気流上流側よりも気流下流側の方で低くなるよう
にして前記熱板上に保持された被処理基板を加熱するこ
とを特徴とする（請求項４）。気流の影響により熱が上
流から下流方向に移動するため、発熱手段の気流上流側
での発熱量を気流下流側での発熱量よりも多くなるよう
にして、熱板の温度を気流上流側よりも気流下流側の方
で低くなるようにする（例えば、被処理基板の中心より
も上流側では熱板の温度を被処理基板に設定すべき温度
よりも高くし、被処理基板の中心よりも下流側では熱板
の温度を被処理基板に設定すべき温度と同じかそれより
も低い温度にする）ことにより、より高い均熱性を得る
ことが可能となる。
熱装置を用い、前記発熱手段によって加熱される熱板の
温度が気流上流側よりも気流下流側の方で低くなるよう
にして前記熱板上に保持された被処理基板を加熱するこ
とを特徴とする（請求項４）。気流の影響により熱が上
流から下流方向に移動するため、発熱手段の気流上流側
での発熱量を気流下流側での発熱量よりも多くなるよう
にして、熱板の温度を気流上流側よりも気流下流側の方
で低くなるようにする（例えば、被処理基板の中心より
も上流側では熱板の温度を被処理基板に設定すべき温度
よりも高くし、被処理基板の中心よりも下流側では熱板
の温度を被処理基板に設定すべき温度と同じかそれより
も低い温度にする）ことにより、より高い均熱性を得る
ことが可能となる。
【００１６】また、本発明に係る基板加熱方法は、前記
基板加熱装置を用い、前記発熱手段によって加熱される
熱板の温度が、該熱板上に被処理基板を載置する前は被
処理基板の処理温度よりも高い所定の温度となるように
し、該熱板上に被処理基板を載置した後は前記所定の温
度よりも低くなるようにすることを特徴とする（請求項
５）。このように予め熱板の温度を高めに設定すること
で、短時間で被処理基板を所望の温度に到達させること
ができる。
基板加熱装置を用い、前記発熱手段によって加熱される
熱板の温度が、該熱板上に被処理基板を載置する前は被
処理基板の処理温度よりも高い所定の温度となるように
し、該熱板上に被処理基板を載置した後は前記所定の温
度よりも低くなるようにすることを特徴とする（請求項
５）。このように予め熱板の温度を高めに設定すること
で、短時間で被処理基板を所望の温度に到達させること
ができる。
【００１７】前記基板加熱方法において、発熱手段の発
熱量は被処理基板上空に設けられた温度測定手段の測定
結果に基づいて設定されることが好ましい（請求項
６）。このように、被処理基板上空に設けられた温度測
定手段を用いることで、被処理基板自体の温度を正確に
測定することができるため、発熱手段の発熱量をより正
確に制御することができ、被処理基板の均熱性をより高
めることができる。
熱量は被処理基板上空に設けられた温度測定手段の測定
結果に基づいて設定されることが好ましい（請求項
６）。このように、被処理基板上空に設けられた温度測
定手段を用いることで、被処理基板自体の温度を正確に
測定することができるため、発熱手段の発熱量をより正
確に制御することができ、被処理基板の均熱性をより高
めることができる。
【００１８】例えば、温度測定手段を、被処理基板表面
に光を照射する光照射部と、この光照射部から照射され
た光の被処理基板からの反射光の強度を測定する反射光
測定部とで構成し、反射光測定部で測定される被処理基
板表面の表面材料の膜厚変動又は吸光度変動に基づく反
射率変化から該表面材料の反応量を求め、この反応量が
所定の反応量になるように制御を行うことにより、発熱
手段の発熱量が設定される（請求項７）。
に光を照射する光照射部と、この光照射部から照射され
た光の被処理基板からの反射光の強度を測定する反射光
測定部とで構成し、反射光測定部で測定される被処理基
板表面の表面材料の膜厚変動又は吸光度変動に基づく反
射率変化から該表面材料の反応量を求め、この反応量が
所定の反応量になるように制御を行うことにより、発熱
手段の発熱量が設定される（請求項７）。
【００１９】また、本発明に係る基板加熱方法は、前記
基板加熱装置を用い、前記発熱手段により前記熱板上に
載置された被処理基板の加熱処理を行った後、基板昇降
手段により被処理基板を持ち上げ被処理基板を（気流に
沿って）傾けて放置することを特徴とする（請求項
８）。このように被処理基板を気流に沿って傾けて放置
することにより、基板全面で均一に温度を下げることが
できる。
基板加熱装置を用い、前記発熱手段により前記熱板上に
載置された被処理基板の加熱処理を行った後、基板昇降
手段により被処理基板を持ち上げ被処理基板を（気流に
沿って）傾けて放置することを特徴とする（請求項
８）。このように被処理基板を気流に沿って傾けて放置
することにより、基板全面で均一に温度を下げることが
できる。
【００２０】また、本発明に係る基板処理方法は、被処
理基板上に形成された感光性膜を所定の方向に転写領域
を移動させながら露光してパターンを転写する工程と、
この感光性膜にパターンが転写された被処理基板を熱板
上に保持する工程と、この熱板上に保持された被処理基
板を前記感光性膜の転写領域を移動させた方向に対応し
て温度分布が生じるように加熱する工程とを有すること
を特徴とする（請求項９）。被処理基板を感光性膜の転
写領域を移動させた方向に対応して温度分布が生じるよ
うに加熱する工程としては、以下の方法をあげることが
できる。
理基板上に形成された感光性膜を所定の方向に転写領域
を移動させながら露光してパターンを転写する工程と、
この感光性膜にパターンが転写された被処理基板を熱板
上に保持する工程と、この熱板上に保持された被処理基
板を前記感光性膜の転写領域を移動させた方向に対応し
て温度分布が生じるように加熱する工程とを有すること
を特徴とする（請求項９）。被処理基板を感光性膜の転
写領域を移動させた方向に対応して温度分布が生じるよ
うに加熱する工程としては、以下の方法をあげることが
できる。
【００２１】熱板を加熱するとともに感光性膜の最初に
露光された領域から最後に露光された領域に向かって被
処理基板上空に気流を生じさせる（請求項１０）。感光
性膜の最初に露光された領域から最後に露光された領域
に向かって被処理基板の温度が高くなるように熱板に温
度分布を持たせて加熱を行う（請求項１１）。
露光された領域から最後に露光された領域に向かって被
処理基板上空に気流を生じさせる（請求項１０）。感光
性膜の最初に露光された領域から最後に露光された領域
に向かって被処理基板の温度が高くなるように熱板に温
度分布を持たせて加熱を行う（請求項１１）。
【００２２】感光性膜として例えば化学増幅型レジスト
を用いた場合、常温であっても露光直後から酸拡散反応
（暗反応）が進行する。そこで、感光性膜の転写領域を
移動させた方向に対応して温度分布が生じるように被処
理基板を加熱することにより、酸拡散反応による誤差を
補正することができ、感光性膜の現像後のパターンの寸
法制御性を向上させることができる。
を用いた場合、常温であっても露光直後から酸拡散反応
（暗反応）が進行する。そこで、感光性膜の転写領域を
移動させた方向に対応して温度分布が生じるように被処
理基板を加熱することにより、酸拡散反応による誤差を
補正することができ、感光性膜の現像後のパターンの寸
法制御性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。 （実施形態１）図１は、本実施形態における加熱装置の
主として発熱手段の配置を示した上面図である。
参照して説明する。 （実施形態１）図１は、本実施形態における加熱装置の
主として発熱手段の配置を示した上面図である。
【００２４】図中１１は均熱板であり、基板保持手段
（基板保持用のピン）１５によって基板載置領域１３に
被処理基板（ここでは被処理基板としてシリコンウエハ
（熱容量５５．９Ｊ／Ｋ）を用いる）を載置し、被処理
基板を加熱するようになっている。均熱板１１には熱伝
導性の高いものを用いており、ＡｌＮ（熱伝導率１８０
Ｗ／ｍｓＫ）を膜厚を３ｍｍにしたもの（熱容量２４
８．７Ｊ／Ｋ）を用いている。１２は均熱板１１上空の
気流の方向を示したものである。
（基板保持用のピン）１５によって基板載置領域１３に
被処理基板（ここでは被処理基板としてシリコンウエハ
（熱容量５５．９Ｊ／Ｋ）を用いる）を載置し、被処理
基板を加熱するようになっている。均熱板１１には熱伝
導性の高いものを用いており、ＡｌＮ（熱伝導率１８０
Ｗ／ｍｓＫ）を膜厚を３ｍｍにしたもの（熱容量２４
８．７Ｊ／Ｋ）を用いている。１２は均熱板１１上空の
気流の方向を示したものである。
【００２５】均熱板１１の下部には発熱手段１４を構成
する複数の発熱部（ヒーター）が印刷技術により作成さ
れている。各発熱部は同心円状に形成されかつそれぞれ
が６分割されており、発熱手段の中心を通る気流１２に
対して対称に形成されている。なお、発熱部の個数は説
明の都合上間引いてあり、実際にはより多くの発熱部を
形成することが好ましい。また、発熱手段は均熱板内部
に設けるようにしてもよい。
する複数の発熱部（ヒーター）が印刷技術により作成さ
れている。各発熱部は同心円状に形成されかつそれぞれ
が６分割されており、発熱手段の中心を通る気流１２に
対して対称に形成されている。なお、発熱部の個数は説
明の都合上間引いてあり、実際にはより多くの発熱部を
形成することが好ましい。また、発熱手段は均熱板内部
に設けるようにしてもよい。
【００２６】図１の例では、被処理基板の載置領域１３
の中心は発熱手段１４の中心にほぼ一致しており、気流
の速度が比較的遅い（１０ｃｍ／ｓｅｃ以下）場合に
は、このように両者の中心をほぼ一致させてもよい。
の中心は発熱手段１４の中心にほぼ一致しており、気流
の速度が比較的遅い（１０ｃｍ／ｓｅｃ以下）場合に
は、このように両者の中心をほぼ一致させてもよい。
【００２７】発熱部を円周方向に図１よりさらに多く分
割したものを用いて、図２に示すような加熱装置本体を
構成し（装置のフレーム１９はＳＵＳで作製されてい
る）、気流導入部１７から導入した気体を気流排出部１
８から排出することにより層状の気流１２を形成するよ
うにした。
割したものを用いて、図２に示すような加熱装置本体を
構成し（装置のフレーム１９はＳＵＳで作製されてい
る）、気流導入部１７から導入した気体を気流排出部１
８から排出することにより層状の気流１２を形成するよ
うにした。
【００２８】図３は、加熱装置全体の構成を示したもの
である。加熱装置本体の下部ハウジングには、被処理基
板１６を加熱装置本体に搭載するための昇降機構２１が
設けられている。加熱装置本体の天板２０には、被処理
基板１６の表面温度を計測するため石英ガラスの窓２２
が設けられており、このガラス越しに反射率計測端子２
３が設けられている。光源２４から石英ガラス２２を通
して可視又は紫外光を感光性薄膜が形成された被処理基
板１６の露光部に投光し、被処理基板１６で反射した光
を反射率計測端子２３でモニタして反射光計測部２５に
送出する。そして、被処理基板の表面の膜厚変動或いは
吸光度変化によってもたらされる反射率変化から投光部
における反応量を求める。
である。加熱装置本体の下部ハウジングには、被処理基
板１６を加熱装置本体に搭載するための昇降機構２１が
設けられている。加熱装置本体の天板２０には、被処理
基板１６の表面温度を計測するため石英ガラスの窓２２
が設けられており、このガラス越しに反射率計測端子２
３が設けられている。光源２４から石英ガラス２２を通
して可視又は紫外光を感光性薄膜が形成された被処理基
板１６の露光部に投光し、被処理基板１６で反射した光
を反射率計測端子２３でモニタして反射光計測部２５に
送出する。そして、被処理基板の表面の膜厚変動或いは
吸光度変化によってもたらされる反射率変化から投光部
における反応量を求める。
【００２９】計測された反応量に基づいて加熱状況が解
析され、その解析結果に基づき、加熱装置コントローラ
ー２６から加熱部温度制御部２７を介して均熱板１１下
部に設けられた個々の発熱手段１４に必要な発熱量を生
じさせる指令が送られる。発熱量の調整は電圧及び電流
値を固定として、発熱手段のスイッチのオン・オフの時
間を調整することで行う。また、気流によって上流側で
は基板から熱が奪われるため、通常は発熱手段の発熱量
を気流下流側よりも気流上流側の方で多くなるように設
定することが好ましい。また、被処理基板表面の温度が
全体的に設定温度より高くなった場合には、被処理基板
昇降部制御部２８により被処理基板１６を熱板１１から
遠ざける方向に上昇させ、被処理基板の温度が設定温度
より低くなった場合には、逆に被処理基板１６を熱板１
１に近づけるようにする。
析され、その解析結果に基づき、加熱装置コントローラ
ー２６から加熱部温度制御部２７を介して均熱板１１下
部に設けられた個々の発熱手段１４に必要な発熱量を生
じさせる指令が送られる。発熱量の調整は電圧及び電流
値を固定として、発熱手段のスイッチのオン・オフの時
間を調整することで行う。また、気流によって上流側で
は基板から熱が奪われるため、通常は発熱手段の発熱量
を気流下流側よりも気流上流側の方で多くなるように設
定することが好ましい。また、被処理基板表面の温度が
全体的に設定温度より高くなった場合には、被処理基板
昇降部制御部２８により被処理基板１６を熱板１１から
遠ざける方向に上昇させ、被処理基板の温度が設定温度
より低くなった場合には、逆に被処理基板１６を熱板１
１に近づけるようにする。
【００３０】なお、被処理基板の温度を制御する方法と
しては、図４に示すような吸排気量制御による方法を用
いてもよい。すなわち、被処理基板表面の温度が設定温
度より高くなった場合には、吸排気量制御部２９により
排気量（または吸気量）を増大させ、被処理基板の温度
が設定温度より低くなった場合には、逆に排気量（また
は吸気量）を減少させるようにする。
しては、図４に示すような吸排気量制御による方法を用
いてもよい。すなわち、被処理基板表面の温度が設定温
度より高くなった場合には、吸排気量制御部２９により
排気量（または吸気量）を増大させ、被処理基板の温度
が設定温度より低くなった場合には、逆に排気量（また
は吸気量）を減少させるようにする。
【００３１】図３及び図４いずれの場合においても、所
望の反応量となった段階で加熱を中止する。次に、本実
施形態の装置を用いて被処理基板を加熱処理した場合に
ついてその具体例を説明する。
望の反応量となった段階で加熱を中止する。次に、本実
施形態の装置を用いて被処理基板を加熱処理した場合に
ついてその具体例を説明する。
【００３２】被処理基板には、反射防止膜の上に化学増
幅型レジストが塗布されたものを用いた。このような被
処理基板に対して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程で
ハーフピッチ１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転
写した。次いで、本装置を用いて設定処理温度１２０℃
で加熱処理を施した。表面温度が２５℃の被処理基板
（シリコンウエハ）を載置したときの温度の時間変化を
図５に示す。ウエハは２０秒後には設定温度に到達し、
その後定常状態となった。ウエハ全面についても設定温
度１２０度に到達する時間差は１秒以内で、定常状態で
の均熱性１２０±０．２℃を確保することができた。
幅型レジストが塗布されたものを用いた。このような被
処理基板に対して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程で
ハーフピッチ１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転
写した。次いで、本装置を用いて設定処理温度１２０℃
で加熱処理を施した。表面温度が２５℃の被処理基板
（シリコンウエハ）を載置したときの温度の時間変化を
図５に示す。ウエハは２０秒後には設定温度に到達し、
その後定常状態となった。ウエハ全面についても設定温
度１２０度に到達する時間差は１秒以内で、定常状態で
の均熱性１２０±０．２℃を確保することができた。
【００３３】加熱処理を９０秒行なった後、被処理基板
をクーリングプレートに移動し、基板温度を室温まで戻
した後、現像を行なってレジストパターンを形成した。
従来の加熱方式を用いた場合に得られるレジストパター
ンの被処理基板内寸法は１５０ｎｍの範囲で７％程度の
分布を有していたが、本装置を用いたことで４％の分布
となった。なお、現像起因の変動量が３％含まれること
が確認されていたので、このことを加味すると、本加熱
装置を用いることで６．３％から２．６％に改善された
ことになる。
をクーリングプレートに移動し、基板温度を室温まで戻
した後、現像を行なってレジストパターンを形成した。
従来の加熱方式を用いた場合に得られるレジストパター
ンの被処理基板内寸法は１５０ｎｍの範囲で７％程度の
分布を有していたが、本装置を用いたことで４％の分布
となった。なお、現像起因の変動量が３％含まれること
が確認されていたので、このことを加味すると、本加熱
装置を用いることで６．３％から２．６％に改善された
ことになる。
【００３４】上記被処理基板を用いて作成されたデバイ
スの線幅制御性は飛躍的に向上し、従来の加熱装置（均
熱板１５ｍｍ、外周リングヒーター使用）を用いた場合
と比べて加工寸法の制御性が向上したことから、抵抗値
のばらつきを大幅に改善することができた。
スの線幅制御性は飛躍的に向上し、従来の加熱装置（均
熱板１５ｍｍ、外周リングヒーター使用）を用いた場合
と比べて加工寸法の制御性が向上したことから、抵抗値
のばらつきを大幅に改善することができた。
【００３５】なお、気流の速度が遅い場合には、図１に
示したように、被処理基板の載置領域１３の中心を発熱
手段１４の中心にほぼ一致させるように構成してもよい
が、気流の速度が比較的速い場合（およそ１２ｃｍ／ｓ
ｅｃ以上）の場合には、図６に示すように、被処理基板
の搭載領域１３の中心が発熱手段１４の中心よりも気流
下流側になるようにすることが望ましい。
示したように、被処理基板の載置領域１３の中心を発熱
手段１４の中心にほぼ一致させるように構成してもよい
が、気流の速度が比較的速い場合（およそ１２ｃｍ／ｓ
ｅｃ以上）の場合には、図６に示すように、被処理基板
の搭載領域１３の中心が発熱手段１４の中心よりも気流
下流側になるようにすることが望ましい。
【００３６】また、発熱手段は、図７や図８に示すよう
な配置にすることも可能である。図７は、気流の下流側
よりも上流側でヒーターの分割数を多くしたものであ
る。このような配置にすることで、より高精度の温度制
御が必要になる上流側において細分化した制御ができる
ため、気流が速い場合にも精度よく温度制御を行うこと
が可能になる。また、気流の流速が中央部で速く外側に
なるにしたがって遅くなるような場合には、図８に示す
ように、熱板表面領域における流速に対応して弓形にな
るような分割を行なうとよい。
な配置にすることも可能である。図７は、気流の下流側
よりも上流側でヒーターの分割数を多くしたものであ
る。このような配置にすることで、より高精度の温度制
御が必要になる上流側において細分化した制御ができる
ため、気流が速い場合にも精度よく温度制御を行うこと
が可能になる。また、気流の流速が中央部で速く外側に
なるにしたがって遅くなるような場合には、図８に示す
ように、熱板表面領域における流速に対応して弓形にな
るような分割を行なうとよい。
【００３７】図９も発熱手段１４の配置例を示したもの
である。最外周には被処理基板エッジ部分からの放熱を
補うために、第１の発熱構成部となるリング状の発熱部
（ヒーター）が４分割して配置されている。第１の発熱
構成部の内側には、第２の発熱構成部として計９個の発
熱部が配置されている。このように、第２の発熱構成部
にはリングの一部となるパターンを用いてもよい。本例
では、被処理基板を昇降させるピン４１近傍を除き、発
熱手段１４の中央を通過する気流１２を軸にとったとき
に左右対称に発熱部を構成し、また上流部では発熱量が
多くなるように発熱部の数を多くしてある。このよう
に、被処理基板外周部の放熱と上流側での気流による熱
損失を補うように、最外周にリング状の発熱部を配置す
るとともに基板中心よりも上流側での発熱量が下流側よ
りも多くなるようなヒーター配置にしている。
である。最外周には被処理基板エッジ部分からの放熱を
補うために、第１の発熱構成部となるリング状の発熱部
（ヒーター）が４分割して配置されている。第１の発熱
構成部の内側には、第２の発熱構成部として計９個の発
熱部が配置されている。このように、第２の発熱構成部
にはリングの一部となるパターンを用いてもよい。本例
では、被処理基板を昇降させるピン４１近傍を除き、発
熱手段１４の中央を通過する気流１２を軸にとったとき
に左右対称に発熱部を構成し、また上流部では発熱量が
多くなるように発熱部の数を多くしてある。このよう
に、被処理基板外周部の放熱と上流側での気流による熱
損失を補うように、最外周にリング状の発熱部を配置す
るとともに基板中心よりも上流側での発熱量が下流側よ
りも多くなるようなヒーター配置にしている。
【００３８】本例では、熱板の温度を予め被処理基板の
処理温度１２０℃より少し高い１２２℃に設定し、被処
理基板が載置された段階で被処理基板の表面が１２０℃
となるように制御を行った。図１０に示すように、この
ときの基板表面の温度が１２０℃に到達するまでには２
０秒近く要した。この原因は、均熱板の厚みが薄いた
め、被処理基板載置時に奪われた熱量を瞬時に補うこと
ができないためである。この問題を克服するためには、
熱板の温度を予め高めに設定することが好ましい。この
場合の熱板の温度Ｔx は、被処理基板の熱板搭載前の温
度Ｔ0 、被処理基板の処理温度Ｔs 、被処理基板の厚み
ｔs 、比熱Ｃs 、密度ｄs 、熱板の厚みｔ、比熱Ｃ、密
度ｄに対してほぼ Ｔx 〜Ｔs ＋（ｔs ｄs Ｃs （Ｔs −Ｔ0 ））／（ｔｄ
Ｃ） となるように設定するとよい（“〜”はニアリイコール
を表す）。熱板の温度を予めＴx とすることで、プロキ
シミティーベーク（熱板と被処理基板の間に数１００μ
ｍ程度の僅かな隙間をあけたベーク）時においても短時
間で被処理基板を所望の温度に到達させることができ
る。
処理温度１２０℃より少し高い１２２℃に設定し、被処
理基板が載置された段階で被処理基板の表面が１２０℃
となるように制御を行った。図１０に示すように、この
ときの基板表面の温度が１２０℃に到達するまでには２
０秒近く要した。この原因は、均熱板の厚みが薄いた
め、被処理基板載置時に奪われた熱量を瞬時に補うこと
ができないためである。この問題を克服するためには、
熱板の温度を予め高めに設定することが好ましい。この
場合の熱板の温度Ｔx は、被処理基板の熱板搭載前の温
度Ｔ0 、被処理基板の処理温度Ｔs 、被処理基板の厚み
ｔs 、比熱Ｃs 、密度ｄs 、熱板の厚みｔ、比熱Ｃ、密
度ｄに対してほぼ Ｔx 〜Ｔs ＋（ｔs ｄs Ｃs （Ｔs −Ｔ0 ））／（ｔｄ
Ｃ） となるように設定するとよい（“〜”はニアリイコール
を表す）。熱板の温度を予めＴx とすることで、プロキ
シミティーベーク（熱板と被処理基板の間に数１００μ
ｍ程度の僅かな隙間をあけたベーク）時においても短時
間で被処理基板を所望の温度に到達させることができ
る。
【００３９】このときの温度制御は、図３及び図４の装
置を用いた場合、熱板に埋め込んだ熱電対を用いた制御
を併用して行う。すなわち、まず熱電対の計測値から熱
板の温度が１５０℃になるよう制御する。その後、被処
理基板が搭載された段階で熱板の温度を被処理基板の処
理温度１２０℃となるようにする。次いで、加熱状況解
析部を動作させて反応率の計測を開始する。その後は、
先に示したとおり反射率に応じて加熱部温度制御部に指
令を送ればよい。
置を用いた場合、熱板に埋め込んだ熱電対を用いた制御
を併用して行う。すなわち、まず熱電対の計測値から熱
板の温度が１５０℃になるよう制御する。その後、被処
理基板が搭載された段階で熱板の温度を被処理基板の処
理温度１２０℃となるようにする。次いで、加熱状況解
析部を動作させて反応率の計測を開始する。その後は、
先に示したとおり反射率に応じて加熱部温度制御部に指
令を送ればよい。
【００４０】なお、発熱手段の分割方式や分割数は、上
記したもの以外にも、気流の速度分布等により種々変形
することが可能である。基本的には、発熱手段の発熱部
が発熱手段の中心を通る気流に対してほぼ対称に配置さ
れていることが好ましい。
記したもの以外にも、気流の速度分布等により種々変形
することが可能である。基本的には、発熱手段の発熱部
が発熱手段の中心を通る気流に対してほぼ対称に配置さ
れていることが好ましい。
【００４１】また、各発熱部のヒーター線は、図１１に
示すように折り返し形状の直列構成にしたり或いは並列
構成にしたりしてもよい。このような場合、ヒーター線
自体は気流に対して必ずしも対称型にはならないが、こ
のようなヒーター線によって構成される各発熱部の配置
が気流に対してほぼ対称であればよい。
示すように折り返し形状の直列構成にしたり或いは並列
構成にしたりしてもよい。このような場合、ヒーター線
自体は気流に対して必ずしも対称型にはならないが、こ
のようなヒーター線によって構成される各発熱部の配置
が気流に対してほぼ対称であればよい。
【００４２】（実施形態２）本実施形態は、化学増幅型
レジストを用いた際に生じる、露光後の酸拡散反応を補
正する加熱方式に関するものである。本実施形態では、
発熱手段の構成を図６に示したものとし、これを図２に
示した装置に装着したものを用いた。
レジストを用いた際に生じる、露光後の酸拡散反応を補
正する加熱方式に関するものである。本実施形態では、
発熱手段の構成を図６に示したものとし、これを図２に
示した装置に装着したものを用いた。
【００４３】被処理基板には、反射防止膜の上に化学増
幅型レジストが塗布されたものを用いた。このような被
処理基板に対して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程で
ハーフピッチ１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転
写した。転写順序は基板のノッチに対して対向する側よ
り行なった。この時、ノッチに対向する側で露光後の酸
拡散反応が進み、均一な温度条件で露光後の加熱処理を
行なうとレジスト残し寸法がノッチ側に対して１％程度
細くなるという問題が生じていた。
幅型レジストが塗布されたものを用いた。このような被
処理基板に対して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程で
ハーフピッチ１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転
写した。転写順序は基板のノッチに対して対向する側よ
り行なった。この時、ノッチに対向する側で露光後の酸
拡散反応が進み、均一な温度条件で露光後の加熱処理を
行なうとレジスト残し寸法がノッチ側に対して１％程度
細くなるという問題が生じていた。
【００４４】この問題を改善すべく、被処理基板のノッ
チに対向する部分が加熱装置の気流上流側に来るように
配置し、およそ１２０℃で加熱処理を行なった。この時
の温度分布は、図１２に示すように、被処理基板の気流
上流部の温度を中心の温度より０．２℃低くし、ノッチ
部分に向かって（すなわち露光順序が後の部分になるに
従い）徐々に温度を高くし、ノッチ部分の温度を中心の
温度より０．２℃高くした。加熱処理を行った後、被処
理基板を均熱板から離して冷却した。この冷却処理は、
加熱処理中よりも気流の流速を上げるか、或いは気流の
温度を下げることによって行う。また、被処理基板を冷
却板に載置して行うようにしてもよい。上記のように、
温度勾配を持たせて加熱処理を行ない現像を施したとこ
ろ、ノッチ部とそれに対向する部分の寸法差を解消する
ことができた。
チに対向する部分が加熱装置の気流上流側に来るように
配置し、およそ１２０℃で加熱処理を行なった。この時
の温度分布は、図１２に示すように、被処理基板の気流
上流部の温度を中心の温度より０．２℃低くし、ノッチ
部分に向かって（すなわち露光順序が後の部分になるに
従い）徐々に温度を高くし、ノッチ部分の温度を中心の
温度より０．２℃高くした。加熱処理を行った後、被処
理基板を均熱板から離して冷却した。この冷却処理は、
加熱処理中よりも気流の流速を上げるか、或いは気流の
温度を下げることによって行う。また、被処理基板を冷
却板に載置して行うようにしてもよい。上記のように、
温度勾配を持たせて加熱処理を行ない現像を施したとこ
ろ、ノッチ部とそれに対向する部分の寸法差を解消する
ことができた。
【００４５】ところで、図１２に示すような被処理基板
表面温度分布を得るには、基板表面の温度を正確に求め
る必要がある。従来のように均熱板に熱電対を埋め込む
方式や白金抵抗体を埋め込む方式を用いた場合には、正
確な温度分布を得ることは困難である。図１３は、被処
理基板表面温度を図１２のように設定したときの均熱板
表面の温度分布を示したものである。被処理基板の表面
温度がほぼ一定であっても、均熱板表面の温度は不均一
であることがわかる。従来の制御法は均熱板に熱電対や
白金抵抗体を埋め込むものであるが、均熱板の温度を細
かく設定しなくてはならず、また気流が乱れた場合には
制御不能となるため、制御に適しているとはいえない。
精度良く制御するためには、例えば図３及び図４に示し
たような方法により被処理基板の表面の温度を正確にモ
ニタすることが必須になる。
表面温度分布を得るには、基板表面の温度を正確に求め
る必要がある。従来のように均熱板に熱電対を埋め込む
方式や白金抵抗体を埋め込む方式を用いた場合には、正
確な温度分布を得ることは困難である。図１３は、被処
理基板表面温度を図１２のように設定したときの均熱板
表面の温度分布を示したものである。被処理基板の表面
温度がほぼ一定であっても、均熱板表面の温度は不均一
であることがわかる。従来の制御法は均熱板に熱電対や
白金抵抗体を埋め込むものであるが、均熱板の温度を細
かく設定しなくてはならず、また気流が乱れた場合には
制御不能となるため、制御に適しているとはいえない。
精度良く制御するためには、例えば図３及び図４に示し
たような方法により被処理基板の表面の温度を正確にモ
ニタすることが必須になる。
【００４６】なお、本実施形態では、最初に露光された
領域から最後に露光された領域に向かって気流を生じさ
せるようにしたが、最初に露光された領域から最後に露
光された領域に向かって被処理基板の温度が高くなるよ
うに均熱板に温度分布を持たせるようにしてもよい。 （３）実施形態３ 図１４は、本実施形態における加熱装置の主として発熱
手段の配置を示した上面図である。説明の都合上、第１
の発熱構成部のパターンを図１４（ａ）に、第２の発熱
構成部のパターンを図１４（ｂ）に分けて示している
が、実際には図１５の断面図に示すように、両者が重な
るように配置されている。なお、図１等に示した構成要
素と対応する構成要素には同一番号を付している。
領域から最後に露光された領域に向かって気流を生じさ
せるようにしたが、最初に露光された領域から最後に露
光された領域に向かって被処理基板の温度が高くなるよ
うに均熱板に温度分布を持たせるようにしてもよい。 （３）実施形態３ 図１４は、本実施形態における加熱装置の主として発熱
手段の配置を示した上面図である。説明の都合上、第１
の発熱構成部のパターンを図１４（ａ）に、第２の発熱
構成部のパターンを図１４（ｂ）に分けて示している
が、実際には図１５の断面図に示すように、両者が重な
るように配置されている。なお、図１等に示した構成要
素と対応する構成要素には同一番号を付している。
【００４７】図中１１は均熱板であり、基板保持手段
（基板保持用のピン）１５によって基板載置領域１３に
被処理基板（シリコンウエハ）を載置し、被処理基板を
加熱するようになっている。均熱板１１には熱伝導性の
高いものを用いており、ＡｌＮ（熱伝導率１８０Ｗ／ｍ
ｓＫ）を膜厚を４ｍｍにしたものを用いている。第２の
発熱構成部１４ｂ（１４ｂ1 〜１４ｂ6 ）は、気流の影
響を改善することを目的として気流１２に対して直交す
る方向に複数の発熱部を設けたものであり、均熱板１１
内に均熱板の表面から２ｍｍの深さで埋設されており、
厚さは１００μｍ程度である。第１の発熱構成部１４ａ
は、円形のウエハ基板を処理するために同心円状に複数
の発熱部を設けたものであり、均熱板１１の下部表面に
配置されている。第２の発熱構成部１４ｂの端子部は均
熱板側面部に設けられており、第１の発熱構成部１４ａ
の端子部は被処理基板設置領域１３の中心よりも熱損失
の少ない下流側に設けられている。第１の発熱構成部１
４ａを均熱板１１の下部表面に配置したのは、第１の発
熱構成部１４ａを均熱板内に埋設させた場合には、内側
の発熱部の端子をとるためにヒーター線を外側まで引き
回す必要があり、その部分で発熱量が増す等の問題が生
じるためである。
（基板保持用のピン）１５によって基板載置領域１３に
被処理基板（シリコンウエハ）を載置し、被処理基板を
加熱するようになっている。均熱板１１には熱伝導性の
高いものを用いており、ＡｌＮ（熱伝導率１８０Ｗ／ｍ
ｓＫ）を膜厚を４ｍｍにしたものを用いている。第２の
発熱構成部１４ｂ（１４ｂ1 〜１４ｂ6 ）は、気流の影
響を改善することを目的として気流１２に対して直交す
る方向に複数の発熱部を設けたものであり、均熱板１１
内に均熱板の表面から２ｍｍの深さで埋設されており、
厚さは１００μｍ程度である。第１の発熱構成部１４ａ
は、円形のウエハ基板を処理するために同心円状に複数
の発熱部を設けたものであり、均熱板１１の下部表面に
配置されている。第２の発熱構成部１４ｂの端子部は均
熱板側面部に設けられており、第１の発熱構成部１４ａ
の端子部は被処理基板設置領域１３の中心よりも熱損失
の少ない下流側に設けられている。第１の発熱構成部１
４ａを均熱板１１の下部表面に配置したのは、第１の発
熱構成部１４ａを均熱板内に埋設させた場合には、内側
の発熱部の端子をとるためにヒーター線を外側まで引き
回す必要があり、その部分で発熱量が増す等の問題が生
じるためである。
【００４８】発熱部を円周方向に図１４よりもさらに多
く分割したものを用いて、図２に示したような加熱装置
本体を構成し、気流導入部１７から導入した気体を気流
排出部１８から排出することにより層状の気流１２を形
成するようにした。気流の速度は２５ｃｍ／ｓｅｃとし
た。
く分割したものを用いて、図２に示したような加熱装置
本体を構成し、気流導入部１７から導入した気体を気流
排出部１８から排出することにより層状の気流１２を形
成するようにした。気流の速度は２５ｃｍ／ｓｅｃとし
た。
【００４９】加熱装置全体の構成は、図３に示したよう
な基本構成を有するものを用いており、基本的な制御方
法等は先に説明した方法と同様である。基板の表面温度
を計測するための端子としては、気流に沿って被処理基
板中央を通るように配置した計測端子群（第２の端子
群）と、気流と直交するように被処理基板中央付近を通
るように配置した計測端子群（第１の端子群）を用い
た。第１の端子群からの情報は第１の発熱構成部１４ａ
を制御するために用い、第２の端子群からの情報は第２
の発熱構成部１４ｂを制御するために用いた。発熱量の
調整は、電圧・電流値を固定として、加熱手段のスイッ
チをオン／オフさせる時間を調整することによって行な
った。また、気流によって上流側では基板から熱が奪わ
れるため、通常は第２の発熱構成部１４ｂの発熱量が気
流下流側よりも気流上流側の方で多くなるように設定す
ることが好ましい。
な基本構成を有するものを用いており、基本的な制御方
法等は先に説明した方法と同様である。基板の表面温度
を計測するための端子としては、気流に沿って被処理基
板中央を通るように配置した計測端子群（第２の端子
群）と、気流と直交するように被処理基板中央付近を通
るように配置した計測端子群（第１の端子群）を用い
た。第１の端子群からの情報は第１の発熱構成部１４ａ
を制御するために用い、第２の端子群からの情報は第２
の発熱構成部１４ｂを制御するために用いた。発熱量の
調整は、電圧・電流値を固定として、加熱手段のスイッ
チをオン／オフさせる時間を調整することによって行な
った。また、気流によって上流側では基板から熱が奪わ
れるため、通常は第２の発熱構成部１４ｂの発熱量が気
流下流側よりも気流上流側の方で多くなるように設定す
ることが好ましい。
【００５０】次に、本実施形態の装置を用いて被処理基
板を加熱処理した場合についてその具体例を説明する。
被処理基板には、反射防止膜の上に化学増幅型レジスト
が塗布されたものを用いた。このような被処理基板に対
して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程でハーフピッチ
１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転写した。次い
で、本装置を用いて設定処理温度１２０℃で加熱処理を
施した。表面温度が２５℃の被処理基板（シリコンウエ
ハ）を載置したときの温度の時間変化は図５に示ような
ものであり、ウエハは２０秒後には設定温度に到達し、
その後定常状態となった。ウエハ全面についても設定温
度１２０度に到達する時間差は１秒以内で、定常状態で
の均熱性１２０±０．１℃を確保することができた。
板を加熱処理した場合についてその具体例を説明する。
被処理基板には、反射防止膜の上に化学増幅型レジスト
が塗布されたものを用いた。このような被処理基板に対
して、ＤＵＶ露光装置を用いた露光工程でハーフピッチ
１５０ｎｍルールのデバイスパターンを転写した。次い
で、本装置を用いて設定処理温度１２０℃で加熱処理を
施した。表面温度が２５℃の被処理基板（シリコンウエ
ハ）を載置したときの温度の時間変化は図５に示ような
ものであり、ウエハは２０秒後には設定温度に到達し、
その後定常状態となった。ウエハ全面についても設定温
度１２０度に到達する時間差は１秒以内で、定常状態で
の均熱性１２０±０．１℃を確保することができた。
【００５１】加熱処理を９０秒行なった後、基板昇降ピ
ンにより被処理基板を持ち上げ、被処理基板を上部気流
の境界層に沿って基板上流側がより熱板に近付くように
傾けて停止させた。同時に気流を７０ｃｍ／ｓｅｃまで
速くした。これにより、基板全面で均一に温度を５０℃
まで１５秒で下げることができた。また、下流側で熱板
から離れるように基板を傾けて配置したため、気流によ
る基板温度の低下を最小限に抑えることができた。その
後、気流の速度を２５ｃｍ／ｓｅｃに戻し、基板を水平
に保って基板の搬出を行った。基板温度を室温まで戻し
た後、現像を行なってレジストパターンを形成した。従
来の加熱方式を用いた場合に得られるレジストパターン
の被処理基板内寸法は１５０ｎｍの範囲で７％程度の分
布を有していたが、本装置を用いたことで３．５％の分
布となった。なお、現像起因の変動量が３％含まれるこ
とが確認されていたので、このことを加味すると、本加
熱装置を用いることで６．３％から１．８％に改善され
たことになる。
ンにより被処理基板を持ち上げ、被処理基板を上部気流
の境界層に沿って基板上流側がより熱板に近付くように
傾けて停止させた。同時に気流を７０ｃｍ／ｓｅｃまで
速くした。これにより、基板全面で均一に温度を５０℃
まで１５秒で下げることができた。また、下流側で熱板
から離れるように基板を傾けて配置したため、気流によ
る基板温度の低下を最小限に抑えることができた。その
後、気流の速度を２５ｃｍ／ｓｅｃに戻し、基板を水平
に保って基板の搬出を行った。基板温度を室温まで戻し
た後、現像を行なってレジストパターンを形成した。従
来の加熱方式を用いた場合に得られるレジストパターン
の被処理基板内寸法は１５０ｎｍの範囲で７％程度の分
布を有していたが、本装置を用いたことで３．５％の分
布となった。なお、現像起因の変動量が３％含まれるこ
とが確認されていたので、このことを加味すると、本加
熱装置を用いることで６．３％から１．８％に改善され
たことになる。
【００５２】上記被処理基板を用いて作成されたデバイ
スの線幅制御性は飛躍的に向上し、従来の加熱装置（均
熱板１５ｍｍ、外周リングヒーター使用）を用いた場合
と比べて加工寸法の制御性が向上したことから、抵抗値
のばらつきを大幅に改善することができた。
スの線幅制御性は飛躍的に向上し、従来の加熱装置（均
熱板１５ｍｍ、外周リングヒーター使用）を用いた場合
と比べて加工寸法の制御性が向上したことから、抵抗値
のばらつきを大幅に改善することができた。
【００５３】なお、第１の発熱構成部の発熱部の平面的
配置及び発熱手段と基板載置領域との位置関係は、図
１、図６〜図８のようにしてもよい。発熱手段の分割方
式や分割数は、気流の速度分布等により種々変形するこ
とが可能であり、基本的には、発熱手段の発熱部が発熱
手段の中心を通る気流に対してほぼ対称に配置されてい
ることが好ましい。
配置及び発熱手段と基板載置領域との位置関係は、図
１、図６〜図８のようにしてもよい。発熱手段の分割方
式や分割数は、気流の速度分布等により種々変形するこ
とが可能であり、基本的には、発熱手段の発熱部が発熱
手段の中心を通る気流に対してほぼ対称に配置されてい
ることが好ましい。
【００５４】また、各発熱部のヒーター線は、図１１に
示すように折り返し形状の直列構成にしたり或いは並列
構成にしたりしてもよい。このような場合、ヒーター線
自体は気流に対して必ずしも対称型にはならないが、こ
のようなヒーター線によって構成される各発熱部の配置
が気流に対してほぼ対称であればよい。
示すように折り返し形状の直列構成にしたり或いは並列
構成にしたりしてもよい。このような場合、ヒーター線
自体は気流に対して必ずしも対称型にはならないが、こ
のようなヒーター線によって構成される各発熱部の配置
が気流に対してほぼ対称であればよい。
【００５５】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
く、種々変形して実施可能である。例えば、上記実施形
態では熱板に上面方向からみて四角形状のものを用いた
が、円形や楕円形のものを用いることも可能である。ま
た、リング状に配置（リングの一部を配置したものも含
む）された第１の発熱構成部の形状は、円状や円弧以外
にも、例えば四角形状にすることも可能である。また、
被処理基板としては半導体ウエハの他、露光に用いるレ
チクル、マスク基板、液晶パネル等を用いることも可能
である。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内
において種々変形して実施することが可能である。
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
く、種々変形して実施可能である。例えば、上記実施形
態では熱板に上面方向からみて四角形状のものを用いた
が、円形や楕円形のものを用いることも可能である。ま
た、リング状に配置（リングの一部を配置したものも含
む）された第１の発熱構成部の形状は、円状や円弧以外
にも、例えば四角形状にすることも可能である。また、
被処理基板としては半導体ウエハの他、露光に用いるレ
チクル、マスク基板、液晶パネル等を用いることも可能
である。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内
において種々変形して実施することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、第１の発熱構成部によ
り基板周辺部での熱放出による基板温度の低下を補正す
るとともに、第２の発熱構成部によって気流方向の温度
分布を補正するので、基板面内での良好な均熱性を得る
ことが可能となる。また、本発明によれば、被処理基板
に対して感光性膜の転写領域を移動させた方向に対応し
て温度分布を生じさせることにより、酸拡散反応等によ
る誤差を補正することができ、感光性膜の現像後のパタ
ーンの寸法制御性を向上させることが可能となる。
り基板周辺部での熱放出による基板温度の低下を補正す
るとともに、第２の発熱構成部によって気流方向の温度
分布を補正するので、基板面内での良好な均熱性を得る
ことが可能となる。また、本発明によれば、被処理基板
に対して感光性膜の転写領域を移動させた方向に対応し
て温度分布を生じさせることにより、酸拡散反応等によ
る誤差を補正することができ、感光性膜の現像後のパタ
ーンの寸法制御性を向上させることが可能となる。
【図１】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例につ
いて示した図。
いて示した図。
【図２】基板加熱装置本体の構成例について示した図。
【図３】基板加熱装置全体の構成例について示した図。
【図４】基板加熱装置全体の構成例について示した図。
【図５】シリコンウエハ表面温度の時間変化について示
した図。
した図。
【図６】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例につ
いて示した図。
いて示した図。
【図７】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例につ
いて示した図。
いて示した図。
【図８】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例につ
いて示した図。
いて示した図。
【図９】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例につ
いて示した図。
いて示した図。
【図１０】シリコンウエハ表面の昇温特性について示し
た図。
た図。
【図１１】発熱手段に用いるヒーター線の構成例につい
て示した図。
て示した図。
【図１２】被処理基板の表面温度の面内分布について示
した図。
した図。
【図１３】均熱板の表面温度の面内分布について示した
図。
図。
【図１４】基板加熱装置の主として発熱手段の構成例に
ついて示した図。
ついて示した図。
【図１５】図１４の断面構成を示した図。
１１…均熱板 １２…気流 １３…基板載置領域 １４…加熱手段 １５…基板保持手段 １６…被処理基板 １７…気流導入部 １８…気流排出部 １９…フレーム ２０…天板 ２１…昇降機構 ２２…窓 ２３…反射率計測端子 ２４…光源 ２５…反射光計測部 ２６…加熱装置コントローラー ２７…加熱部温度制御部 ２８…被処理基板昇降部制御部 ２９…吸排気量制御部 ３１…黒体炉 ３２…放射温度計 ３３…黒体炉温度制御部 ３４…放射温度計測部 ４１…基板昇降用ピン
Claims (11)
- 【請求項１】被処理基板を加熱する熱板と、この熱板上
に被処理基板を保持する基板保持手段と、前記熱板上空
の気流が熱板表面に沿って一方向に生じるようにする気
流生成手段と、前記熱板に設けられ、リング状の発熱部
が配置された第１の発熱構成部及び第１の発熱構成部の
内側に配置され気流上流側での発熱量が気流下流側での
発熱量よりも多くなるように構成された第２の発熱構成
部からなる発熱手段とを有することを特徴とする基板加
熱装置。 - 【請求項２】被処理基板を加熱する熱板と、この熱板上
に被処理基板を保持する基板保持手段と、前記熱板上空
の気流が熱板表面に沿って一方向に生じるようにする気
流生成手段と、前記熱板に設けられ、リング状の発熱部
が配置された第１の発熱構成部及び発熱部が気流上流側
から気流下流側に向かって複数配置された第２の発熱構
成部からなる発熱手段とを有することを特徴とする基板
加熱装置。 - 【請求項３】前記基板保持手段は、保持される被処理基
板の中心が前記リング状の発熱部からなる第１の発熱構
成部の中心よりも気流下流側になるように構成されてい
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板加熱装
置。 - 【請求項４】請求項１又は２に記載の基板加熱装置を用
い、前記発熱手段によって加熱される熱板の温度が気流
上流側よりも気流下流側の方で低くなるようにして前記
熱板上に保持された被処理基板を加熱することを特徴と
する基板加熱方法。 - 【請求項５】請求項１又は２に記載の基板加熱装置を用
い、前記発熱手段によって加熱される熱板の温度が、該
熱板上に被処理基板を載置する前は被処理基板の処理温
度よりも高い所定の温度となるようにし、該熱板上に被
処理基板を載置した後は前記所定の温度よりも低くなる
ようにすることを特徴とする基板加熱方法。 - 【請求項６】前記発熱手段の発熱量は、被処理基板上空
に設けられた温度測定手段の測定結果に基づいて設定さ
れることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板加熱
方法。 - 【請求項７】前記温度測定手段は、被処理基板表面に光
を照射する光照射部と、この光照射部から照射された光
の被処理基板からの反射光の強度を測定する反射光測定
部とからなり、反射光測定部で測定される被処理基板表
面の表面材料の膜厚変動又は吸光度変動に基づく反射率
変化から該表面材料の反応量を求め、この反応量が所定
の反応量になるように制御を行うことにより、前記発熱
手段の発熱量が設定されることを特徴とする請求項６に
記載の基板加熱方法。 - 【請求項８】請求項１又は２に記載の基板加熱装置を用
い、前記発熱手段により前記熱板上に載置された被処理
基板の加熱処理を行った後、基板昇降手段により被処理
基板を持ち上げ被処理基板を傾けて放置することを特徴
とする基板加熱方法。 - 【請求項９】被処理基板上に形成された感光性膜を所定
の方向に転写領域を移動させながら露光してパターンを
転写する工程と、この感光性膜にパターンが転写された
被処理基板を熱板上に保持する工程と、この熱板上に保
持された被処理基板を前記感光性膜の転写領域を移動さ
せた方向に対応して温度分布が生じるように加熱する工
程とを有することを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項１０】前記被処理基板を感光性膜の転写領域を
移動させた方向に対応して温度分布が生じるように加熱
する工程は、前記熱板を加熱するとともに前記感光性膜
の最初に露光された領域から最後に露光された領域に向
かって前記被処理基板上空に気流を生じさせることで行
うことを特徴とする請求項９に記載の基板処理方法。 - 【請求項１１】前記被処理基板を感光性膜の転写領域を
移動させた方向に対応して温度分布が生じるように加熱
する工程は、前記感光性膜の最初に露光された領域から
最後に露光された領域に向かって前記被処理基板の温度
が高くなるように前記熱板に温度分布を持たせて加熱す
ることで行うことを特徴とする請求項９に記載の基板処
理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19746598A JP3764278B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 基板加熱装置、基板加熱方法及び基板処理方法 |
| TW088111682A TW414932B (en) | 1998-07-13 | 1999-07-09 | A substrate heating equipment, a method of heating a substrate and a method of dealing a substrate |
| US09/352,323 US6072162A (en) | 1998-07-13 | 1999-07-12 | Device and method for heating substrate, and method for treating substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19746598A JP3764278B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 基板加熱装置、基板加熱方法及び基板処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000031017A true JP2000031017A (ja) | 2000-01-28 |
| JP3764278B2 JP3764278B2 (ja) | 2006-04-05 |
Family
ID=16374955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19746598A Expired - Fee Related JP3764278B2 (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 基板加熱装置、基板加熱方法及び基板処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072162A (ja) |
| JP (1) | JP3764278B2 (ja) |
| TW (1) | TW414932B (ja) |
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