JP2001176764A - 加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室へのパーティクルの侵入および処理室
の内圧の上昇を防止しつつ、加熱プレートを迅速に降温
することができる加熱処理装置を提供すること。 【解決手段】 加熱プレート５１を覆う蓋体６４により
加熱処理室Ｓが形成され、この加熱処理室Ｓ内には、供
給口７１から熱雰囲気気流を発生する気体が供給され
る。加熱プレート５１の降温時には、加熱プレート５１
の裏面に、複数のノズル７４から冷却気体が供給され
る。加熱プレート５１の外周側には、加熱処理室Ｓ内へ
の冷却気体の浸入を阻止し、かつ加熱処理室Ｓからの気
体の排出を許容する逆止弁機構９０が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
基板に塗布・現像処理を施して半導体装置等を製造する
際に用いられる、基板を加熱する加熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスのフォトリソグラフィー
工程においては、半導体ウエハにレジストを塗布し、こ
れにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに
応じて露光し、この露光パターンを現像処理することに
よりレジスト膜に回路パターンが形成されている。

【０００３】このようなフォトリソグラフィー工程にお
いては、レジスト塗布後の加熱処理（プリベーク）、露
光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現
像後の加熱処理（ポストベーク）等、種々の加熱処理が
行われている。

【０００４】これらの加熱処理は、通常、筐体内にヒー
ターによって加熱される加熱プレート（ホットプレー
ト）を配置してなるホットプレートユニットにより行わ
れる。加熱処理に際しては、加熱プレートの表面に半導
体ウエハが近接あるいは載置されるが、その際に、ウエ
ハの全面にわたって均一な温度で加熱処理できるよう
に、加熱プレートは、その載置面の全面にわたって温度
が均一であること（面内均一性）が要求されている。

【０００５】このため、加熱プレートの上の処理空間を
蓋体で覆って外気の影響を少なくするとともに、処理空
間に加熱プレート外側から中央に向かう気体の流れを形
成している。

【０００６】一方、半導体デバイスの種類やレジスト液
の種類等を変更する際には、このようなホットプレート
ユニットにおける加熱プレートの温度を変更する必要が
あり、例えば加熱プレートの温度を高い設定温度から低
い設定温度に変更する際には、従来、なんらコントロー
ルすることなく自然放冷により加熱プレートを降温して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自然放
冷により加熱プレートを降温する場合には、極めて長時
間を要し、スループット向上の観点から好ましくない。
また、加熱プレートの裏面に空気等を噴射するエアーパ
ージ等による強制急冷を実施することも考えられるが、
処理室内との間で圧力調整を行わないと、処理室内に、
加熱プレートの裏面に存在するパーティクル等が浸入す
るおそれがある。これを防止するために処理室の気密性
を高くすると、処理室に不活性ガスを導入して熱雰囲気
気流を形成する際に、処理室の内圧が著しく上昇してし
まう。このように処理室の内圧が上昇する場合には、処
理室内の気体の流れに乱れが生じやすく加熱プレートの
温度均一性が保てない。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、処理室へのパーティクルの侵入および処理室の
内圧の上昇を防止しつつ、加熱プレートを迅速に降温す
ることができる加熱処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点では、基板を所定温度に加熱処
理する加熱処理装置であって、その表面に基板を近接さ
せまたは載置して、加熱処理する加熱プレートと、この
加熱プレートの上方に形成された処理室と、前記処理室
内に熱雰囲気気流を発生する気体を供給する気体供給手
段と、前記加熱プレートの裏面に冷却気体を供給して、
前記加熱プレートを降温する冷却気体供給手段と、前記
処理室内への気体の浸入を阻止し、かつ、前記処理室内
からの気体の排出を許容する逆止弁機構とを具備するこ
とを特徴とする加熱処理装置を提供する。

【００１０】また、本発明の第２の観点では、基板を所
定温度に加熱処理する加熱処理装置であって、その表面
に基板を近接させまたは載置して、加熱処理する加熱プ
レートと、この加熱プレートの上方空間を覆って処理室
を形成する蓋体と、この処理室内に熱雰囲気気流を発生
する気体を供給する気体供給手段と、前記加熱プレート
の下方に形成された冷却室と、前記冷却室内に設けら
れ、前記加熱プレートの裏面に冷却気体を供給して、前
記加熱プレートを降温する冷却気体供給手段と、前記処
理室内への気体の浸入を阻止し、かつ、前記処理室内か
ら前記冷却室への気体の排出を許容する逆止弁機構とを
具備することを特徴とする加熱処理装置を提供する。

【００１１】本発明によれば、加熱プレートを降温する
際には、冷却気体供給手段により加熱プレートの裏面に
冷却気体が供給されるので加熱プレートを迅速に降温す
ることができる。また、これに加えて、処理室内への気
体の浸入を阻止し、かつ、処理室内からのガスの排出を
許容する逆止弁機構を設けているので、加熱プレート冷
却中に冷却気体が処理室に侵入することを防止すること
ができるとともに、熱雰囲気気流を形成する気体が処理
室から排出することが許容される。したがって、処理室
へのパーティクルの侵入および処理室の内圧の上昇を防
止することができる。

【００１２】上記本発明の第２の観点における加熱処理
装置において、前記蓋体はその上面中央に排気口が設け
られ、前記気体供給手段は、熱雰囲気気流を発生する気
体を前記加熱プレートの外周側から前記処理室に供給す
る供給口を有し、前記供給口から処理室に供給された熱
雰囲気気流を発生する気体が、前記排気口から排気され
るような構成とすることができる。また、前記供給口
は、前記加熱プレートの外周に沿ってリング状に配置す
るように構成することができる。このように構成するこ
とにより、熱雰囲気気流を発生する気体が加熱プレート
外周側から中央に向かう均一な流れが形成され、加熱プ
レートの温度均一性を高くすることができ、均一な加熱
処理が実現される。また、前記蓋体の下端を密閉するシ
ール部材をさらに具備することにより、外気の侵入が防
止され、より一層加熱プレートの温度均一性を高くする
ことができる。

【００１３】前記逆止弁機構は、前記冷却気体が供給さ
れていないときに開放されるようにしてもよいし、前記
処理室の内圧が所定値以上になったときに開放されるよ
うにしてもよい。また前記逆止弁機構は、前記加熱プレ
ートの外周外側に少なくとも１個設けるように構成する
ことができる。

【００１４】また、前記気体供給手段は、基板を加熱処
理している際に熱雰囲気気流を発生する気体を供給し、
前記冷却気体供給手段は、基板を加熱処理をしていない
時に冷却気体を供給するように構成することができる。

【００１５】さらに、加熱プレートの温度に応じて、冷
却気体の供給弁の開閉制御および／または流量制御を行
うための制御手段をさらに具備する冷却ガスの流量を制
御するための制御手段をさらに設けることもできる。こ
のような制御手段を設けることにより、加熱プレートを
適切な温度まで高精度で降温させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明
の加熱処理装置の一実施形態である急冷機能を有するホ
ットプレートユニットを備えたレジスト塗布・現像処理
システム１を示す概略平面図、図２はその正面図、図３
はその背面図である。

【００１７】この処理システムは、搬送ステーションで
あるカセットステーション１０と、複数の処理ユニット
を有する処理ステーション１１と、処理ステーション１
１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間で
ウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを
具備している。

【００１８】上記カセットステーション１０は、被処理
体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗ
を複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載
された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入また
はこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハ
カセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷ
の搬送を行うためのものである。

【００１９】このカセットステーション１０において
は、図１に示すように、カセット載置台２０上に図中Ｘ
方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａ
が形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセ
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側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカ
セットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に
配列されている。また、カセットステーション１０は、
ウエハカセット載置台２０と処理ステーション１１との
間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウ
エハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およ
びその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動
可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬
送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに
対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエ
ハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成され
ており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理
部Ｇ_３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およ
びエ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。

【００２０】上記処理ステーション１１は、半導体ウエ
ハＷへ対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施す
るための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置
に多段に配置されており、これらにより半導体ウエハＷ
が一枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、
図１に示すように、中心部に搬送路２２ａを有し、この
中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２
２ａの周りに全ての処理ユニットが配置されている。こ
れら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれてお
り、各処理部は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿って
多段に配置されている。

【００２１】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転
可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４
６も一体的に回転可能となっている。

【００２２】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これ
らの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハ
Ｗの受け渡しを実現している。

【００２３】また、図１に示すように、この実施の形態
においては、４個の処理部Ｇ_１，Ｇ _２，Ｇ_３，Ｇ_４がウ
エハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されており、処理
部Ｇ _５は必要に応じて配置可能となっている。

【００２４】これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ
_１，Ｇ_２はシステム正面（図１において手前）側に並列
に配置され、第３の処理部Ｇ_３はカセットステーション
１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ_４はインター
フェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５
の処理部Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。

【００２５】第１の処理部Ｇ_１および第２の処理部Ｇ_２
は、いずれもウエハＷにレジストを塗布するレジスト塗
布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像
する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねら
れている。

【００２６】第３の処理部Ｇ_３においては、図３に示す
ように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を行
うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。
すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯ
Ｌ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化
処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わ
せを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷ
の搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、
露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハ
Ｗに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニッ
ト（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、
アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリン
グユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（Ｃ
ＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。

【００２７】第４の処理部Ｇ_４も、オーブン型の処理ユ
ニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリング
ユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエ
ハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、２つの急冷機能
を有するホットプレートユニット（ＰＣＨ）および２つ
のホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に
重ねられている。

【００２８】主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処
理部Ｇ_５を設ける場合には、案内レール２５に沿って主
ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようにな
っている。したがって、第５の処理部Ｇ_５を設けた場合
でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすること
により空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２
に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことが
できる。

【００２９】上記インターフェイス部１２は、奥行方向
（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長
さを有している。図１、図２に示すように、このインタ
ーフェイス部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、ウエハ搬送機構２４が配設されている。この
ウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有
しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、
Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光
装置２３にアクセス可能となっている。また、このウエ
ハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処
理ステーション１１の第４の処理部Ｇ_４に属するエクス
テンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露
光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアクセス
可能となっている。

【００３０】このようなレジスト塗布現像処理システム
においては、まず、カセットステーション１０におい
て、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが
カセット載置台２０上の未処理のウエハＷを収容してい
るウエハカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣ
Ｒから一枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ_３の
エクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。

【００３１】ウエハＷは、このエクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送
装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。
そして、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（Ａ
ＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン
処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定
着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施さ
れる。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、
ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯ
Ｌ）に搬送されて冷却される。

【００３２】アドヒージョン処理が終了し、クーリング
ユニット（ＣＯＬ）で冷却さたウエハＷは、引き続き、
ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）に搬送され、そこで塗布膜が形成される。塗布処理
終了後、ウエハＷは処理部Ｇ _３，Ｇ_４のいずれかのホッ
トプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、
その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷
却される。

【００３３】冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ_３
のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこ
でアライメントされた後、第４の処理部群Ｇ_４のエクス
テンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイ
ス部１２に搬送される。

【００３４】インターフェイス部１２では、周辺露光装
置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去され
た後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた露
光装置（図示せず）により所定のパターンに従ってウエ
ハＷのレジスト膜に露光処理が施される。

【００３５】露光後のウエハＷは、再びインターフェイ
ス部１２に戻され、ウエハ搬送体２４により、第４の処
理部Ｇ_４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）
に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４
６により、後述する急冷機構を有するホットプレート
（ＰＣＨ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク
処理が施される。

【００３６】その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥ
Ｖ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われ
る。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレート
ユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施さ
れ、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却
される。このような一連の処理が終了した後、第３処理
ユニット群Ｇ_３のエ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に戻され、いずれか
のウエハカセットＣＲに収容される。

【００３７】次に、図４を参照して本発明の実施の形態
に係る急冷機能を有するホットプレートユニット（ＰＣ
Ｈ）について説明する。図４は本発明の実施の形態に係
るホットプレートユニットの断面図である。

【００３８】この急冷機能を有するホットプレートユニ
ット（ＰＣＨ）は、ケーシング５０を有し、その内部の
下側には例えば円盤状をなす加熱プレート５１が配置さ
れている。加熱プレート５１は例えばアルミニウム、Ａ
ｌＮ等で構成されており、その表面にはプロキシミティ
ピン５２が設けられている。このプロキシミティピン５
２上に、加熱プレート５１に近接した状態でウエハＷが
載置されるようになっている。加熱プレート５１の裏面
には所定パターンを有する電気ヒーター５３が配置され
ている。

【００３９】加熱プレート５１の周囲には、断熱リング
５４が設けられており、この断熱リング５４は、支持部
材５５により支持されており、支持部材５５内は、冷却
室Ｃとなっている。この支持部材５５の底板５６は、例
えば、パンチングメタルのように、多数の通気部が形成
された孔空きのプレートから構成されている。

【００４０】加熱プレート５１には、その中央部に３つ
（２つのみ図示）の貫通孔５７が形成されており、これ
ら貫通孔５７にはウエハＷを昇降させるための３本（２
本のみ図示）の昇降ピン５８が昇降自在に設けられてい
る。加熱プレート５１と底板５６との間には、貫通孔５
７に連通する筒状のガイド部材５９が設けられている。
これらガイド部材５９によって加熱プレート５１の下の
ヒーター配線等に妨げられることなく昇降ピン５８を移
動させることが可能となる。これら昇降ピン５８は、支
持板６１に支持されており、この支持板６１を介してシ
リンダー６２により昇降されるようになっている。

【００４１】断熱リング５４および支持部材５５の周囲
には、それらを包囲するサポートリング６３が設けられ
ており、このサポートリング６３の上には、蓋体６４が
上下動自在に設けられている。この蓋体６４がサポート
リング６３の上面まで降下した状態でウエハＷの加熱処
理室Ｓが形成される。また、蓋体６４の下端には、シー
ル部材６５が設けられ、蓋体６４の下端が密閉される。
さらに、蓋体６４は、外側から中心部に向かって次第に
高くなるような円錐状をなし、中央の頂上部には排気管
６７に接続された排気口６６を有している。

【００４２】サポートリング６３の上端には加熱プレー
ト５１に沿って、加熱処理室ＳにＮ _２ガス、アルゴン等
の不活性ガスからなる熱雰囲気の気流を発生させるパー
ジガスを供給するための供給口７１が設けられている。
供給口は加熱プレート５１の外周に沿って多数設けられ
ていてもよく、リング状であってもよい。供給口７１に
は、パージガスを供給するための供給管７２が接続さ
れ、この供給管７２には、パージガスの流量を調整する
ための電磁弁７３が介装されている。

【００４３】底板５６には、加熱プレート５１の裏面に
空気、窒素ガス等の冷却ガスを供給するための複数のノ
ズル７４が設けられている。これらのノズル７４には、
冷却ガスを供給するための供給管７５が接続され、この
供給管７５には、冷却ガスの流量を調整するための電磁
弁７６が介装されている。また、支持部材５５およびサ
ポートリング６３には、ノズル７４から噴出された冷却
ガスを側方に排出するための複数の排出孔７７が形成さ
れている。

【００４４】加熱プレート５１と断熱リング５４との間
には、加熱処理室Ｓ内へのガスの浸入を阻止するが加熱
処理室Ｓから冷却室Ｃへのガスの侵入は許容する逆止弁
機構９０が設けられている。この逆止弁機構９０は、加
熱プレート５１の周囲に複数個設けられているが、少な
くとも１個設けられていればよい。

【００４５】この逆止弁機構９０は、図５に示すよう
に、すり鉢状の弁座９１に、球状の弁体９２が当接して
設けられている。この弁体９２には、端部に支持部９３
ａを有する弁軸９３が接続され、この弁軸９３の支持部
９３ａと弁座９１との間に、コイルスプリング９４が介
装されている。このコイルスプリング９４の付勢力によ
り、弁体９２が弁座９１に押圧されている。したがっ
て、冷却ガスが供給される際には、 弁体９２はコイル
スプリング９４の付勢力により弁座９１に押圧されて閉
状態となっており、加熱処理室Ｓ内への冷却ガスの浸入
が阻止される。また、冷却ガスが供給されていなくて
も、加熱処理室Ｓ内の圧力が所定値以下である場合には
逆止弁機構９０は閉じられた状態となっている。一方、
加熱処理室Ｓ内の圧力が所定値を超えた際、すなわち加
熱処理室Ｓ内の圧力と冷却室Ｃ内の圧力との差圧がコイ
ルスプリング９３の付勢力より大きくなった際には、弁
体９２は、下方に押し下げられて、逆止弁機構９０が開
成された状態となり、これにより、圧力が高くなってい
る加熱処理室Ｓ内のパージガスが弁座９１と弁体９２の
間を通って冷却空間Ｃに至り、外部に放出される。

【００４６】この逆止弁機構９０が開成する際の内部圧
力は、コイルスプリング９４の付勢力により定まり、こ
の付勢力を変えることにより、逆止弁機構９０を開成す
る際の内部圧力の値を自由に設定することができる。

【００４７】加熱プレート５１の適宜箇所には、複数の
温度センサー８０が設けられ、これにより加熱プレート
５１の温度が計測されるようになっている。この温度セ
ンサー８０からの検出信号は、図６に示すように、この
ホットプレートユニット（ＰＣＨ）を制御するためのユ
ニットコントローラ８１に送信され、その検出情報に基
づいてコントローラ８１から温調器８２に制御信号が送
信され、その制御信号に基づいて温調器８２からヒータ
ー電源８４に出力調整信号が送信される。さらに、この
ユニットコントローラ８１は、加熱処理に際して、シリ
ンダー６２に制御信号を送って昇降ピン５８の昇降を制
御するとともに、電磁弁７３に制御信号を送って、パー
ジガスの流量を制御する。一方、加熱プレート５１の降
温時には、温度センサー８０により計測された温度情報
に基づいて、電磁弁７６に制御信号を送って、冷却ガス
の流量を制御する。なお、ユニットコントローラ８１
は、塗布・現像システムのシステムコントローラ（図示
略）からの指令に基づいて制御信号を出力するようにな
っている。

【００４８】以上のように構成された急冷機能を有する
ホットプレートユニット（ＰＣＨ）においては、以下の
ようにしてウエハＷの加熱処理が行われる。まず、露光
処理後のウエハＷがウエハ搬送装置４６により、筐体１
０内に搬入されて、昇降ピン５８に受け渡され、この昇
降ピン５８が降下されて、ウエハＷが加熱プレート５１
のプロキシミティピン５２に載置される。次いで、蓋体
６４がサポートリング６３の上面まで降下されてシール
部材６５によりシールされ、ウエハＷの加熱処理室Ｓが
形成される。

【００４９】この状態で、電磁弁７３により流量が調節
されたパージガスが供給口７１から加熱処理室Ｓ内に供
給され、かつ排気口６６から排気管６７を介して排気さ
れてウエハＷの外周から中央に向かうパージガスの流れ
が形成されるとともに、電気ヒーター５３により加熱プ
レート５１が加熱されて、ウエハＷが所定温度でポスト
エクスポージャー処理される。

【００５０】ウエハＷの加熱処理終了後には、蓋体６４
が上方に移動されて、ウエハＷが昇降ピン５８により持
ち上げられ、ウエハ搬送装置４６に受け渡されて、ホッ
トプレートユニット（ＰＣＨ）から次工程のユニットに
搬送される。

【００５１】ところで、プロセスやレジストの種類によ
って露光後のポストエクスポージャーベークの温度も異
なり、例えば従前のプロセスでは１４０℃で加熱してい
たものを、次順のプロセスでは例えば９０℃で加熱処理
しなければならない場合がある。この場合に、加熱プレ
ート５１を迅速に冷却して加熱処理の準備を行う必要が
あるが、従来はなんらの冷却手段を有しておらず、自然
放冷により多大の時間がかかっていた。

【００５２】これに対して本実施形態では、このように
加熱処理温度を低下させる場合に、複数のノズル７４か
ら加熱プレート５１の裏面に向けて空気や窒素ガス等の
冷却ガスを噴出させ、加熱プレート５１の裏面に供給す
る。これにより、加熱プレート５１が急冷されて、極め
て短時間で所定の低い設定温度まで降温することができ
る。

【００５３】また、ポストエクスポージャーベークは化
学増幅型レジストを用いた場合に加熱処理時間を厳密に
制御する必要があるため、加熱処理後にクーリングユニ
ットに搬送するタイミングに高精度が要求されていた
が、このように急冷機構を有することにより、ポストエ
クスポージャーベーク処理後の冷却処理を同一プレート
により高精度で行うことが可能となる。

【００５４】この際に、加熱プレート５１の温度に応じ
て、ユニットコントローラ８１の指令に基づいて冷却ガ
スの供給弁である電磁弁７６の開閉制御および／または
流量制御を行うことができるので、加熱プレート５１を
適切な温度まで高精度で降温させることができる。

【００５５】このようにして加熱プレート５１の裏面に
供給された冷却ガスは、サポートリング６３の複数の排
出孔７７を介して、加熱プレート５１の側方に排出され
る。

【００５６】この冷却ガスの噴出の際にはパーティクル
を巻き込むおそれがあり、このパーティクルを巻き込ん
だ冷却ガスが加熱処理空間Ｓに供給されないように、蓋
体６４の下端がシール部材６５によりシールされてい
る。

【００５７】しかし、このままではパージガスの供給に
より加熱処理空間Ｓの内圧が上昇することがあり、この
ように加熱処理室Ｓの内圧が上昇する場合には、加熱処
理室Ｓ内のパージガスの流れに乱れが生じやすく加熱プ
レート５１の温度均一性が保てない。

【００５８】そこで、本実施形態では、上述のような構
成を有する逆止弁機構９０を設け、冷却空間Ｃにおいて
ノズル７４から冷却ガスを供給する際に、冷却ガスが加
熱処理室Ｓ内へ侵入することを阻止するとともに、加熱
処理室Ｓから冷却室Ｃへのガスの流れを許容する。した
がって、冷却ガスを供給している際には加熱処理室Ｓに
パーティクルが侵入することが防止されるとともに、加
熱処理室Ｓの内圧が高くなって、加熱処理室Ｓ内の圧力
と冷却室Ｃ内の圧力との差圧がコイルスプリング９３の
付勢力より大きくなったときには、逆止弁機構９０が開
成されて、図４に破線の矢印で示すように、加熱処理室
Ｓ内からパージガスが冷却室Ｃへ放出されて加熱処理室
Ｓ内の圧力の過度な上昇が防止される。

【００５９】このように、本実施の形態によれば、逆止
弁機構９０を設けることにより、加熱処理室Ｓ内への冷
却ガスの侵入および加熱処理空間Ｓの内圧の過度の上昇
を防止しているため、これらの問題が生じることなく冷
却ガスにより加熱プレート５１を急冷して迅速に所定温
度まで降温することができる。

【００６０】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、逆止弁機構の構
成は、図５のものに限るものではなく、加熱処理空間Ｓ
への冷却ガスの侵入および加熱処理空間Ｓの内圧の上昇
を防止することができればどのような構造であってもよ
い。

【００６１】例えば、図７に示すような逆止弁機構１０
０を用いることもできる。この逆止弁機構１００は、断
熱リング５４に取り付けられたベース部材１０１と、ベ
ース部材１０１にヒンジ部１０５を介して取り付けられ
た開閉部材１０２と、ベース部材１０１および開閉部材
１０２に取り付けられたばね部材１０３と、開閉部材１
０２の周囲に設けられたシール部材１０４とを有してい
る。この逆止弁機構１００は、冷却ガスが供給されてい
ない時には図７の（ａ）に示すように、ばね部材１０３
の付勢力により開閉部材１０２は開の状態になってお
り、加熱処理空間Ｓからのパージガスの流入が許容され
る。また、冷却ガスを供給する際には、図７の（ｂ）に
示すように、冷却ガスの圧力により開閉部材１０２が閉
じられる。この場合に、シール部材１０４によりシール
されているため、加熱処理空間への冷却ガスの侵入を確
実に阻止することができる。

【００６２】また、逆止弁機構が配置される位置は、必
ずしも加熱プレート５１の外周側である必要はなく、他
の場所であってもよい。さらに、上記実施形態では、本
発明をレジスト塗布現像処理システムにおけるポストエ
クスポージャーベーク用のホットプレートユニットに適
用した場合について示したが、これに限らず、プリベー
クやポストベーク等の他の加熱処理にも適用することが
可能であるし、レジスト塗布現像処理システム以外に用
いられる加熱処理に適用することも可能である。さらに
また、上記実施形態ではウエハをプロキシミティピン上
に載置して間接的に加熱を行った場合について示した
が、ウエハを加熱プレート上に直接載置して加熱しても
よい。さらにまた、上記実施形態では基板として半導体
ウエハを用いた場合について説明したが、半導体ウエハ
以外の他の被処理基板、例えばＬＣＤ基板の加熱処理を
行う場合についても適用可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱プレートを降温する際には、冷却気体供給手段によ
り加熱プレートの裏面に冷却気体が供給されるので加熱
プレートを迅速に降温することができる。また、これに
加えて、処理室内への気体の浸入を阻止し、かつ、処理
室内からの気体の排出を許容する逆止弁機構を設けてい
るので、加熱プレート冷却中に冷却気体が処理室に侵入
することを防止することができるとともに、熱雰囲気気
流を発生する気体が処理室から排出することが許容され
る。したがって、処理室へのパーティクルの侵入および
処理室の内圧の上昇を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷
機構を有するホットプレートユニットを備えたレジスト
塗布・現像処理システムを示す概略平面図。

【図２】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷
機構を有するホットプレートユニットを備えたレジスト
塗布・現像処理システムを示す概略正面図

【図３】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷
機構を有するホットプレートユニットを備えたレジスト
塗布・現像処理システムを示す概略背面図。

【図４】本発明の加熱処理装置の一実施形態である急冷
機構を有するホットプレートユニットを示す断面図。

【図５】図４のホットプレートユニットに装着された逆
止弁機構を示す断面図。

【図６】図４のホットプレートユニットの制御系を示す
図。

【図７】逆止弁機構の他の構造例を示す断面図。

【符号の説明】

５１；加熱プレート ５３；電気ヒーター ６４；蓋体 ６７；シール部材 ７１；リング状のノズル ７３；電磁弁 ７４；ノズル ７６；電磁弁 ８０；温度センサー ８１；ユニットコントローラ（制御手段） ８２；温調器（制御手段） ９０，１００；逆止弁機構 Ｓ；加熱処理室（処理室） Ｃ；冷却室 ＰＣＨ；急冷機構を有するホットプレートユニット（加
熱処理装置） Ｗ；ウエハ（基板）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を所定温度に加熱処理する加熱処理
   装置であって、 その表面に基板を近接させまたは載置して、加熱処理す
   る加熱プレートと、 この加熱プレートの上方に形成された処理室と、 前記処理室内に熱雰囲気気流を発生する気体を供給する
   気体供給手段と、 前記加熱プレートの裏面に冷却気体を供給して、前記加
   熱プレートを降温する冷却気体供給手段と、 前記処理室内への気体の浸入を阻止し、かつ、前記処理
   室内からの気体の排出を許容する逆止弁機構とを具備す
   ることを特徴とする加熱処理装置。
2. 【請求項２】 基板を所定温度に加熱処理する加熱処理
   装置であって、 その表面に基板を近接させまたは載置して、加熱処理す
   る加熱プレートと、 この加熱プレートの上方空間を覆って処理室を形成する
   蓋体と、 この処理室内に熱雰囲気気流を発生する気体を供給する
   気体供給手段と、 前記加熱プレートの下方に形成された冷却室と、 前記冷却室内に設けられ、前記加熱プレートの裏面に冷
   却気体を供給して、前記加熱プレートを降温する冷却気
   体供給手段と、 前記処理室内への気体の浸入を阻止し、かつ、前記処理
   室内から前記冷却室への気体の排出を許容する逆止弁機
   構とを具備することを特徴とする加熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記蓋体はその上面中央に排気口が設け
   られ、前記気体供給手段は、前記熱雰囲気気流を発生す
   る気体を前記加熱プレートの外周側から前記処理室に供
   給する供給口を有し、前記供給口から処理室に供給され
   た熱雰囲気気流を発生する気体が、前記排気口から排気
   されることを特徴とする請求項２に記載の加熱処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記供給口は、前記加熱プレートの外周
   に沿って配置されていることを特徴とする請求項３に記
   載の加熱処理装置。
5. 【請求項５】 前記蓋体の下端を密閉するシール部材を
   さらに具備することを特徴とする請求項２から請求項４
   のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
6. 【請求項６】 前記逆止弁機構は、前記冷却気体が供給
   されていないときに開放されていることを特徴とする請
   求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱処理装
   置。
7. 【請求項７】 前記逆止弁機構は、前記処理室の内圧が
   所定値以上になったときに開放されることを特徴とする
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱処理
   装置。
8. 【請求項８】 前記逆止弁機構は、前記加熱プレートの
   外周外側に少なくとも１個設けられていることを特徴と
   する請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の加
   熱処理装置。
9. 【請求項９】 前記気体供給手段は、基板を加熱処理し
   ている際に熱雰囲気気流を発生する気体を供給し、前記
   冷却気体供給手段は基板を加熱処理をしていない時に冷
   却気体を供給することを特徴とする請求項１から請求項
   ８のいずれか１項に記載の加熱処理装置。
10. 【請求項１０】 加熱プレートの温度に応じて、冷却気
    体の供給弁の開閉制御および／または流量制御を行うた
    めの制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項
    １から請求項９のいずれか１項に記載の加熱処理装置。