JP2002228375A

JP2002228375A - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP2002228375A
Application number: JP2001018826A
Authority: JP
Inventors: Koichi Asaka; 浩一浅香; Eiichi Sekimoto; 栄一磧本; Mitsuhiro Tagami; 光広田上
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP3898895B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱板温度が変更された際に，蓋体温度を当該
熱板温度に素早く追従させ，より早く安定させる。【解決手段】蓋体上部６０ａ内にヒートパイプ６２を
内蔵させる。ヒートパイプ６２の一部を蓋体６０の側部
まで延伸させて設け，当該延伸部６２ｃの先端にペルチ
ェ素子６４を設ける。ペルチェ素子６４には，蓋体６０
の温度を検出する温度センサ６６の値に基づいて当該ペ
ルチェ素子６４のＯＮ，ＯＦＦを制御する温度制御装置
６７を設ける。熱板温度が高温から低温に変更された場
合には，ペルチェ素子６４を作動させ，ヒートパイプ６
２を介して蓋体６０の冷却作用を促進させる。蓋体６０
が所定の安定温度に達したところでペルチェ素子６４を
ＯＦＦに切り替え，ヒートパイプ６２の冷却作用を停止
させる。これによって蓋体温度が当該熱板温度に素早く
追従し，より早く安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板の加熱処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造におけるフォトリ
ソグラフィー工程においては，半導体ウエハ（以下，
「ウエハ」）の表面にレジスト液を塗布した後の加熱処
理（プリベーキング）や，パターンの露光を行った後の
加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング），現像
処理後の加熱処理等の種々の加熱処理が行われている。

【０００３】これらの加熱処理は，通常加熱処理装置に
よって行われ，当該加熱処理装置は，例えば熱源となる
ヒータが内蔵され，かつウェハを載置し加熱する熱板
と，当該熱板上のウェハを上方から覆い処理室を形成す
る蓋体とを有している。そして，当該加熱処理は，所定
温度に維持された熱板上にウェハを載置し，蓋体をウェ
ハ上に被せて，ウェハを所定時間加熱することによって
行われている。

【０００４】また，加熱処理装置では，レシピの異なる
複数種類の加熱処理が行われるので，ウェハ処理のレシ
ピを変更する際には，その都度熱板温度等の設定を変更
する必要がある。そして，熱板温度の設定を変更する際
には，一旦加熱処理を停止させ，熱板の設定値を新しい
レシピの加熱温度に変更し，熱板温度が当該新しい加熱
温度になるのを待ってから再び加熱処理が開始される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，このよ
うに熱板温度が変更される際には，熱板を覆う蓋体の温
度も変動するが，蓋体の温度は，熱板からの輻射熱によ
って自然に変動するものであるため，蓋体温度が安定す
るまでにはかなりの時間を要する。このとき，蓋体温度
が安定しない間にウェハの加熱処理が再開されると，最
初の数枚のウェハが当該温度変動の影響を受け，最終的
に形成される回路パターンの線幅が不均一になる。ま
た，蓋体が完全に安定するまで待ってから加熱処理を再
開すると，その分加熱開始が遅延するので，結果として
全体としての基板処理に時間がかかり，スループットが
低下することになる。

【０００６】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，熱板温度が変更された場合に，蓋体温度が当該
熱板温度に素早く追従し，より早く安定するような加熱
処理装置を提供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，処理室内で基板を加熱処理する加熱処理装置であっ
て，基板を載置し加熱する熱板と，前記熱板上に載置さ
れた前記基板を上方から覆い前記処理室を形成する蓋体
とを有し，前記蓋体には，ヒートパイプが設けられてお
り，前記ヒートパイプには，当該ヒートパイプの冷却作
用を促進するための冷却促進部材が設けられていること
を特徴とする加熱処理装置が提供される。

【０００８】このように，蓋体に熱伝導性及び熱応答性
の優れたヒートパイプを設けることによって，蓋体が周
囲の温度に素早く追従するようになるので，熱板の温度
を変更した場合においても，熱板の温度変動に素早く反
応し，蓋体の温度をより早く安定させることができる。
また，冷却促進部材を設けることによって，ヒートパイ
プの冷却作用が促進され，蓋体の降温が促進されるの
で，その分蓋体を素早く安定させることができる。した
がって，基板の加熱処理中に蓋体温度が変動することが
なくなり，安定した環境の下で基板の加熱処理を行うこ
とができる。

【０００９】かかる請求項１の発明において，前記冷却
促進部材が，請求項２のように電子冷熱素子であっても
よいし，請求項３のように熱交換媒体としての流体を供
給する流体供給部材であってもよい。

【００１０】上述した請求項１〜３の各加熱処理装置に
おいて，請求項４のように前記冷却促進部材にフィンが
取り付けられていてもよい。このように，フィンを取り
付けることによって，表面積が増大するため，冷却促進
部材からの放熱が促進され，蓋体をより早く安定させる
ことができる。

【００１１】また，請求項１〜４の各加熱処理装置は，
請求項５のように前記冷却促進部材を用いて蓋体の温度
を制御する温度制御装置を有するようにしてもよい。こ
のように，温度制御装置を設けることによって，蓋体温
度を適切な温度に制御することができるので，熱板から
の輻射熱とは別に，蓋体の温度を積極的に調節し，より
早く蓋体温度を安定させることができる。また，基板を
加熱することによって基板から昇華物等が発生し，低温
の蓋体に付着することが発明者等によって確認されてい
る。当該昇華物の付着は，メンテナンスの回数や時間の
増加をもたらし，スループット等の観点から好ましくな
い。請求項５によれば，温度制御装置によって，蓋体の
温度が自然に安定する温度よりも高い温度に蓋体の温度
を制御することができる。したがって，蓋体温度を安定
温度よりも高い温度に制御して，従来に比べて昇華物の
蓋体への結露を抑制できる。

【００１２】以上の請求項１〜５で記載した各加熱処理
装置において，請求項６のように前記ヒートパイプが，
平板状に形成された前記蓋体の上部に設けられており，
前記ヒートパイプは，前記蓋体の前記上部の面内温度が
均一になるように配置されるようにしてもよい。請求項
６によれば，ヒートパイプによって蓋体上部の面内温度
を均一にすることができるので，熱板上の基板が，偏っ
た温度を有する蓋体から熱的な影響を受けて，基板面内
の加熱温度が不均一になることを抑制できる。

【００１３】かかる請求項６の発明において，請求項７
のように前記ヒートパイプが，平面から見て蓋体中心か
ら外方向に凸状に湾曲した複数の凸部と，前記蓋体の側
部まで延伸する延伸部とを有し，前記複数の凸部は，互
いに連結されて略星形状の環状部を形成し，前記延伸部
は，当該環状部の一部に連結されていてもよい。このよ
うにヒートパイプを配置すると，蓋体上部にヒートパイ
プが偏り無く配置されるため，蓋体上部の面内温度を均
一にすることができる。これによって，熱板上の基板が
温度の不均一な蓋体からの熱によって影響されることな
く，基板全面を適切な温度で加熱することができる。

【００１４】上述した請求項１〜７の各加熱処理装置に
おいて，請求項８のように少なくとも前記基板に対向す
る前記蓋体の内側上面には，フッ素系樹脂が被覆される
ようにしてもよい。このように非粘着性を有するフッ素
系樹脂を被覆することによって，基板表面から発生する
昇華物が付着しにくくなり，蓋体から基板上に付着物が
落下して基板が汚染することが抑制される。また，メン
テナンスの回数や時間が減少される。

【００１５】また，請求項１〜８の発明において，請求
項９のように前記蓋体の上部には，前記処理室に対して
気体を供給又は排気するための配管が設けられており，
前記蓋体の内側には，前記気体が形成する気流を整流す
る整流板が設けられており，前記整流板には，フッ素系
樹脂が被覆されるようにしてもよい。このように蓋体に
整流板が設けられている場合には，当該整流板にフッ素
系樹脂を被覆することによって，整流板への昇華物の付
着を抑制することができる。これによって，整流板から
基板上に付着物が落下することが抑制できる上，メンテ
ナンスの回数等を減少させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態について説明する。図１は，本発明にかかる加熱処理
装置を有する塗布現像処理システム１の平面図であり，
図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３
は，塗布現像処理システム１の背面図である。

【００１７】塗布現像処理システム１は，図１に示すよ
うに，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部か
ら塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセ
ットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットス
テーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定
の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステ
ーション３と，この処理ステーション３に隣接して設け
られている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け
渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構
成を有している。

【００１８】カセットステーション２では，載置部とな
るカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセット
ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在とな
っている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）と
カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ
方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が
搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセッ
トＣに対して選択的にアクセスできるようになってい
る。

【００１９】ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせ
を行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送
体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処
理装置群G３に属するエクステンション装置３２に対し
てもアクセスできるように構成されている。

【００２０】処理ステーション３では，その中心部に主
搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の
周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を
構成している。該塗布現像処理システム１においては，
４つの処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第
１及び第２の処理装置群G1，G2は塗布現像処理システム
１の正面側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセッ
トステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置
群G4は，インターフェイス部４に隣接して配置されてい
る。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装
置群G5を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬
送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４，
Ｇ５に配置されている後述する各種処理装置に対して，
ウェハＷを搬入出可能である。なお，処理装置群の数や
配置は，ウェハＷに施される処理の種類によって異な
り，処理装置群の数は，１以上であれば任意に選択して
もよい。

【００２１】第１の処理装置群G1では，例えば図２に示
すように，ウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗
布装置１７と，露光後のウェハＷを現像処理する現像処
理装置１８とが下から順に２段に配置されている。処理
装置群G2の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現
像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられてい
る。

【００２２】第３の処理装置群G3では，例えば図３に示
すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３
０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのア
ドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステ
ンション装置３２，本実施の形態にかかる加熱処理装置
としてのプリベーキング装置３３，３４及び現像処理後
の加熱処理を施すポストベーキング装置３５，３６等が
下から順に例えば７段に重ねられている。

【００２３】第４の処理装置群G4では，例えばクーリン
グ装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクス
テンション・クーリング装置４１，エクステンション装
置４２，クーリング装置４３，露光後の加熱処理を施す
ポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５，ポ
ストベーキング装置４６，４７等が下から順に例えば８
段に積み重ねられている。

【００２４】インターフェイス部４の中央部にはウェハ
搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０は
Ｘ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移
動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在
にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に
属するエクステンション・クーリング装置４１，エクス
テンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない
露光装置に対してアクセスして，各々に対してウェハＷ
を搬送できるように構成されている。

【００２５】次に上述したプリベーキング装置３３の構
成について詳しく説明する。図４に示すように，プリベ
ーキング装置３３は，上側に位置して図示しない駆動機
構によって上下動可能に構成された蓋体６０と，下側に
位置して蓋体６０と一体となって処理室Ｓを形成する熱
板収容部６１とを有している。

【００２６】蓋体６０は，アルミニウム又はステンレス
鋼で作られ，下端部が開口した略円筒状の形態を有して
いる。蓋体６０の上部６０ａは，閉口しており，円盤状
に形成されている。当該蓋体上部６０ａには，熱伝導性
及び熱応答性に優れた伝熱素子であるヒートパイプ６２
が内蔵されている。これによって，蓋体６０の温度が周
辺温度の変動，例えば後述する熱板温度の変動に素早く
応答し，熱伝達により迅速に蓋体温度を安定させること
ができるようになっている。

【００２７】ヒートパイプ６２は，図５に示すように略
星形状の環状部６２ａを形成するように配置されてお
り，かかる配置によって蓋体上部６０ａ面内の温度が均
一になる。環状部６２ａは，蓋体６０の外方向に凸状に
湾曲した複数の凸部６２ｂが互いに連結されて構成され
ている。また，ヒートパイプ６２は，環状部６２ａの一
部に連結され蓋体６０の側面まで延伸する延伸部６２ｃ
を有しており，当該延伸部６２ｃの先端は，冷却促進部
材としての電子冷熱素子であるペルチェ素子６４に接触
されている。かかる構成によって，ヒートパイプ６２の
冷却作用がペルチェ素子６４によって促進され，蓋体６
０の降温を促進できるようになっている。

【００２８】ペルチェ素子６４には，外方に突出した複
数の放熱手段であるフィン６５が設けられており，ペル
チェ素子６４の熱を効果的に放熱できるようになってい
る。

【００２９】蓋体上部６０ａには，温度センサ６６が設
けられており，当該温度センサ６６のデータは，蓋体６
０の温度を制御する制御部である温度制御装置６７に出
力されるようになっている。温度制御装置６７には，ペ
ルチェ素子６４のＯＮ，ＯＦＦを制御する機能が設けら
れており，当該温度制御装置６７は，温度センサ６６か
らの出力に基づいてペルチェ素子６４のＯＮ，ＯＦＦを
制御し，結果的に蓋体６０の温度を制御できるようにな
っている。

【００３０】蓋体上部６０ａの中央部には，ケーシング
３３ａ内に気体，例えば不活性ガス，窒素ガス又はエア
を供給する供給管６８が接続されており，適宜ケーシン
グ３３ａ内に気体を供給し，ケーシング３３ａ内を清浄
な雰囲気に置換できるようになっている。

【００３１】蓋体上部６０ａの下方であって，蓋体６０
の内側上部には，供給管６８からの気流を整流する整流
板６９が設けられている。整流板６９には，多数のスリ
ットが設けられており，上方からの気流を分流させ，下
方に位置するウェハＷに均一な気流が送られるようにな
っている。

【００３２】上述した蓋体上部６０ａの下面６０ｂと整
流板６９の表面には，非粘着性を有する防汚材として使
用するフッ素系樹脂，例えばテフロン（米国デュポン社
の商標名，以下同じ）がコーティングされており，ウェ
ハＷから発生する昇華物の付着を抑制できるようになっ
ている。なお，蓋体６０の他の部分の表面にもフッ素系
樹脂をコーティングするようにしてもよい。

【００３３】一方，熱板収容部６１には，ウェハＷを載
置して加熱する熱板７５が設けられている。熱板７５
は，厚みが例えば２〜１０ｍｍ程度の薄い円盤状に形成
されており，その材質には，熱伝導性の優れたセラミッ
クである例えば炭化ケイ素や窒化アルミニウムが用いら
れている。

【００３４】熱板７５の裏面には，熱板７５の熱源とな
るヒータ７６が印刷技術を用いて設けられており，当該
ヒータ７６は，ヒータ制御装置７７によってその発熱量
が制御可能である。かかる構成によりヒータ７６の発熱
量が制御され，熱板７５の温度を維持，変更できるよう
になっている。

【００３５】熱板７５の下方には，ウェハＷを搬入出す
る際にウェハＷを支持し，昇降させるための昇降ピン７
８が複数設けられている。当該昇降ピン７８は，昇降駆
動機構７９によって上下に移動可能に構成されている。
また，熱板７５の中央部付近には，熱板７５を鉛直方向
に貫通する孔８０が設けられており，昇降ピン７８が上
下方向に移動して孔８０を通過して，熱板７５上に突出
できるように構成されている。

【００３６】熱板収容部６１は，熱板７５の外縁部を支
持する支持部材８１と，当該支持部材８１を支持する支
持台８２とを有している。支持部材８１には，熱板７５
の熱を外部に逃がさないように断熱材が使用されてい
る。また，支持台８２は，上面が開口した略筒状に形成
されており，その上部に支持部材８１を支持している。

【００３７】熱板収容部６１は，支持部材８１とその支
持台８２とを囲む略筒状の外周部材としてのサポートリ
ング８３を有している。このサポートリング８３には，
処理室Ｓ内の雰囲気を排気する排気口８４が設けられて
おり，処理室Ｓ内をパージできるようになっている。ま
た，サポートリング８３の外方には，熱板収容部６１の
外周となる円筒状のケース８５が設けられている。

【００３８】プリベーキング装置３３のケーシング３３
ａの側面には，ウェハＷを搬入出するための搬送口８６
が設けられている。搬送口８６には，当該搬送口８６を
開閉可能とするシャッタ８７が設けられており，プリベ
ーキング装置３３から発生する熱を可能な限り遮断し，
他の処理装置に熱的な影響を与えないように構成されて
いる。

【００３９】次に，以上のように構成されているプリベ
ーキング装置３３の作用について，塗布現像処理システ
ム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと
共に説明する。

【００４０】先ず，ウェハ搬送体７がカセットＣから未
処理のウェハＷを１枚取りだし，第３の処理装置群G3に
属するアドヒージョン装置３１に搬入する。このアドヒ
ージョン装置３１において，レジスト液との密着性を向
上させるHMDSなどの密着強化剤を塗布されたウェハＷ
は，主搬送装置１３によって，クーリング装置３０搬送
され，所定の温度に冷却される。その後，ウェハＷはレ
ジスト塗布装置１７又１９に搬送され，ウェハＷ上に所
定量のレジスト液が塗布される。そして，表面にレジス
ト膜が形成されたウェハＷは，プリベーキング装置３３
又は３４に搬送され，レジスト液中の溶剤を蒸発させる
ための加熱処理が行われる。

【００４１】そして，加熱処理の終了したウェハＷは，
主搬送装置１３によりエクステンション・クーリング装
置４１に搬送され，所定温度に冷却される。次いでウェ
ハＷはエクステンション・クーリング装置４１からウェ
ハ搬送体５０によって取り出され，その後，周辺露光装
置５１を経て露光装置（図示せず）に搬送される。露光
処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体５０によりエ
クステンション装置４２に搬送され，その後，主搬送装
置１３によってポストエクスポージャーベーキング装置
４４又は４５に搬送される。そして，ウェハＷは主搬送
装置１３によりクーリング装置４３，現像処理装置１８
又は２０，ポストベーキング装置３５，３６，４６又は
４７，クーリング装置３０と順次搬送され，各装置にお
いて所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，エク
ステンション装置３２を介して，ウェハ搬送体７によっ
てカセットＣに戻され，一連の所定の塗布現像処理が終
了する。

【００４２】次に上述したプリベーキング装置３３の作
用について詳しく説明する。先ず，加熱処理が開始され
る前に，供給管６８からのエアの供給が開始され，それ
と同時にサポートリング８３の排気管８４からの排気が
開始される。これによって，ケーシング３３ａ内には下
降気流が形成され，ケーシング３３ａ内がパージされ始
める。また，熱板７５は，ヒータ制御装置７７によって
レシピに従った所定の加熱温度，例えば１４０℃に維持
される。

【００４３】そして，前工程であるレジスト塗布処理が
終了し，加熱処理が開始されると，搬送口８６のシャッ
タ８７が開放され，主搬送装置１３によってウェハＷが
プリベーキング装置３３内に搬入される。そして，熱板
７５上方まで搬送されたウェハＷは，予め熱板６３上方
で待機していた昇降ピン７８上に支持される。

【００４４】次いで，蓋体６０が下降され，熱板収容部
６１と一体となって処理室Ｓが形成される。このとき，
処理室Ｓ内には，上述した供給管６８からのエアによっ
て一様な下降気流が形成されており，処理室Ｓ内の雰囲
気はパージされている。

【００４５】その後，ウェハＷは昇降駆動機構７９によ
り昇降ピン７８と共に下降され，熱板７５上に載置され
る。そして，ウェハＷが載置されると同時に加熱が開始
され，その後，ウェハＷは加熱温度１４０℃で所定時間
加熱される。このとき，ウェハＷからはレジスト成分や
溶剤等の昇華物が発生し，当該昇華物は，熱板７５から
の熱流によって一旦上昇される。そして，昇華物は，処
理室Ｓ内の下降気流によって下降され排気管８４から排
出される。このとき昇華物は，整流板６９や蓋体上部６
０ａの下面６０ｂがテフロンコーティングされているた
め，当該整流板６９等に付着すること無く処理室Ｓ外に
排気される。

【００４６】そして，所定時間経過後，昇降ピン７８に
よってウェハＷが再び上昇されて，熱板７５による加熱
が終了する。次いで，蓋体６０が上昇され，処理室Ｓが
開放されると，主搬送装置１３が搬送口８６から再び進
入し，ウェハＷが主搬送装置１３に受け渡される。そし
て，ウェハＷが搬送口８６からケーシング３３ａ外に搬
出されて一連の加熱処理が終了する。

【００４７】次に，ウェハ処理のレシピが変更され，ウ
ェハＷの加熱温度が変更された場合について説明する。
例えば加熱温度が１４０℃から，例えば９０℃に変更さ
れる場合には，蓋体６０は上昇され，処理室Ｓが開放さ
れた状態で，先ず熱板７５の設定温度が１４０℃から９
０℃に変更され，ヒータ制御装置７７によって熱板温度
が降温される。この際，熱板温度の降温に伴って，蓋体
６０の温度も降温されるが，これとは別に当該降温の際
に，温度制御装置６７によってペルチェ素子６４の冷却
が開始され，ヒートパイプ６２の一部，すなわち延伸部
６２ｃが冷却される。これによって，ヒートパイプ６２
の冷却作用が促進され，当該蓋体６０の降温速度が増大
される。そして，蓋体温度を検出している温度センサ６
６が，予め実験等で求めておいた蓋体温度の安定温度，
例えば７０℃を検出すると，当該データを受けた温度制
御装置６７によってペルチェ素子６４による冷却が停止
される。これによって，蓋体６０の降温が迅速に行わ
れ，熱板温度の降温に追従する。また，ペルチェ素子６
４に蓄熱された熱は，ペルチェ素子６４に設けられたフ
ィン６５の助けを借りて放熱される。なお，かかる熱板
７５の降温を，供給管６８からエア等のパージガスを流
しながら行ってもよい。こうすることによって，低温の
パージガスが，熱板７５に吹き付けられるので，熱板７
５の温度がさらに短時間に変更できる。また，この時，
蓋体６０を閉じた状態でも同じ効果があり，さらに熱板
７５から輻射熱を蓋体６０で吸収しつつ降温ができるの
で，さらに短時間に温度変更できる。

【００４８】また，逆に熱板温度が，例えば９０℃から
１４０℃に昇温される場合には，熱伝導性及び熱応答性
に優れたヒートパイプ６２によって，熱板７５からの輻
射熱が蓋体６０に迅速に伝達され，蓋体温度を熱板温度
に追従させることができる。また，蓋体温度が安定温
度，例えば１００℃に安定していく過程において，蓋体
温度が熱板７５の熱によって一旦１００℃を越え，その
後振幅しながら収束していくような場合には，１００℃
を越えた時点でペルチェ素子６４が作動され，蓋体６０
を降温する。そして，蓋体温度が１００℃に降温したと
きに，ペルチェ素子６４の冷却を停止させる。この作業
を繰り返すことによって，より早く蓋体温度が収束し，
安定する。この場合も，温度センサ６６で温度を検出
し，温度制御装置６７によって制御を行うものである。

【００４９】以上の実施の形態では，蓋体６０にヒート
パイプ６２を設け，当該ヒートパイプ６２にペルチェ素
子６４を設けたため，熱板７５の温度を変更した際に，
蓋体６０の温度が熱板７５の温度に素早く追従し，蓋体
温度をより早く熱板温度に対する安定温度に安定させる
ことができる。特に，熱板温度を降温させる場合には，
ペルチェ素子６４によって蓋体６０の降温が促進される
ため，より早い段階で蓋体６０の温度を安定させること
ができる。

【００５０】また，ペルチェ素子６４にフィンを設けた
ことによって，ペルチェ素子６４に蓄熱した熱を効果的
に放熱することができ，蓋体温度の降温を促進させるこ
とができる。また，フィン以外に冷却水を通流させて放
熱することも可能である。

【００５１】上述したようにヒートパイプ６２を蓋体上
部６０ａに略環状に設けたことによって，ヒートパイプ
６２が蓋体上部６０ａに偏り無く配置され，蓋体上部６
０ａ面内温度を均一に維持することができる。これによ
って，蓋体６０の下方に位置するウェハＷの面内温度が
均一に維持され，ウェハＷを適切な温度で加熱すること
ができる。

【００５２】さらに，蓋体上部６０ａの下面６０ｂと整
流板６９に非粘着性のテフロンをコーティングしたの
で，ウェハＷから発生する昇華物が当該整流板６９や蓋
体６６の下面６６ｂに付着することが抑制できる。これ
によって，付着物がウェハＷ上に落下し，ウェハＷが汚
染されることを防止できる。また，整流板６９等の汚れ
が抑制されるため，当該整流板６９等のメンテナンスの
回数や時間を減少させることができる。なお，前記実施
の形態では，整流板６９を一枚設けただけであったが，
整流板６９を複数枚設けてもよく，当該複数の整流板に
各々テフロン等のフッ素系樹脂をコーティングするよう
にしてもよい。

【００５３】以上の実施の形態では，ヒートパイプ６２
の冷却作用を促進させるためにペルチェ素子６４を用い
たが，熱交換媒体としての流体を供給する流体供給部材
を用いてもよい。このような場合，例えば図６に示すよ
うに蓋体６０側部に所定温度に調節可能なエアを流す流
体供給部材としてのエア管９０を設け，ヒートパイプ６
２の延伸部６２ｃを当該エア管９０内まで延伸させるよ
うにする。これによって，当該エア管９０内を流れるエ
アとヒートパイプ６２の延伸部６２ｃとが接触し，双方
間で熱交換を行えるようになる。そして，熱板温度を高
温から低温に変更し，蓋体温度が降温する際には，温度
の低いエアをエア管９０内に流し，ヒートパイプ６２の
延伸部６２ｃを冷却する。これによって，蓋体６０の降
温が促進され，より早い段階で蓋体温度を安定温度に到
達させ，安定させることができる。なお，蓋体温度が昇
温する際に，エアを高温に設定し，当該エアをヒートパ
イプ６２に接触させて，蓋体６０の昇温を促進させるよ
うにしてもよい。また，使用される熱交換媒体としての
流体は，他の気体，例えば窒素ガスでもよく，水のよう
な液体であってもよい。

【００５４】また，前記エアをヒートパイプ６２に直接
吹き付けるようにしてもよい。例えば図７に示すよう
に，蓋体６０の側部にヒートパイプ６２の延伸部６２ｃ
を露出させ，当該延伸部６２ｃに対してエアを吹き出す
ことのできる吹き出し管９５を設ける。そして，蓋体温
度が降温する際に，ヒートパイプ６２の延伸部６２ｃに
対してエアを吹き出すことによって，ヒートパイプ６２
の冷却作用が促進され，蓋体６０の降温を促進させるこ
とができる。

【００５５】以上の実施の形態では，熱板温度を１４０
℃から９０℃に変更した際に，蓋体６０を熱板温度９０
℃に対する安定温度である７０℃まで降温していたが，
蓋体温度を安定温度の７０℃よりも高い温度に維持する
ようにしてもよい。かかる場合は，蓋体６０が熱板の降
温に伴って降温し，安定温度より高い温度，例えば７５
℃になった時点でペルチェ素子６４をＯＦＦに切り替
え，蓋体温度の降温を７５℃で停止させるようにする。
これによって，熱板温度と蓋体温度との温度差が小さく
なるので，昇華物が低温の蓋体に接触して，蓋体に結露
することが抑制される。したがって，昇華物の蓋体６０
への付着を抑制でき，蓋体６０のメンテナンス回数，時
間等を減少させることができる。また，熱板温度を高温
側に変更する際にも同様に，安定温度よりも高い温度に
蓋体温度を調節し，昇華物の付着を抑制してもよい。す
なわち，例えば，所定温度の熱板上で基板を加熱する加
熱処理方法であって，前記熱板上に載置された基板を上
方から覆い処理室を形成する蓋体が備えられ，前記熱板
の所定温度に対する前記蓋体の安定温度よりも高い温度
に前記蓋体の温度を調節することを特徴とする，加熱処
理方法であってもよい。

【００５６】以上の実施の形態にかかる加熱処理装置
は，ＰＥＢ装置４４又は４５についてであったが，他の
加熱処理装置，例えばプリベーク装置３３又は３４，ポ
ストベーク装置３５，３６，４６又は４７においても応
用でき，また，蓋体を有し，略密閉構造の加熱処理装置
であれば，応用は可能である。

【００５７】また，以上で説明した実施の形態は，半導
体ウェハデバイス製造プロセスのフォトリソグラフィー
工程におけるウェハＷの加熱処理装置に適用した例であ
ったが，本発明は半導体ウェハ以外の基板例えばＬＣＤ
の加熱処理装置においても応用できる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば，熱板温度を変更した場
合においても，蓋体温度が当該熱板温度に素早く追従す
るため，不安定な蓋体温度に起因する基板の加熱温度の
変動を抑制することができる。したがって，全ての基板
を適切な温度で加熱することができるので，歩留まりの
向上が図られる。また，蓋体温度が安定するまでの待機
時間が短縮されるため，スループットの向上が図られ
る。

【００５９】特に，請求項７及び８の発明によれば，蓋
体の温度によって基板面内の温度が不均一になることが
防止できるので，基板を適切な温度で加熱でき，歩留ま
りの向上が図られる。

【００６０】また，請求項９及び１０の発明によれば，
蓋体への昇華物の付着を抑制できるので，メンテナンス
の回数，時間が減少され，その分スループットの向上が
図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかるプリベーキング装置を有
する塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図で
ある。

【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。

【図４】本実施の形態にかかるプリベーキング装置の縦
断面の説明図である。

【図５】蓋体の構成の概略を示す平面図である。

【図６】蓋体にエア管を設けた場合の蓋体の構成の概略
を示す平面図である。

【図７】蓋体に吹き出し管を設けた場合の蓋体の構成の
概略を示す平面図である。

【符号の説明】

１塗布現像処理システム３３プリベーキング装置６０蓋体６０ａ蓋体上部６０ｂ下面６１熱板収容部６２ヒートパイプ６２ｃ延伸部６４ペルチェ素子６６温度センサ６７温度制御装置６９整流板７５熱板Ｓ処理室Ｗウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田上光広東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内Ｆターム(参考） 2H096 AA00 GA21 5F046 KA04 KA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内で基板を加熱処理する加熱処理
装置であって，基板を載置し加熱する熱板と，前記熱板
上に載置された前記基板を上方から覆い前記処理室を形
成する蓋体とを有し，前記蓋体には，ヒートパイプが設
けられており，前記ヒートパイプには，当該ヒートパイ
プの冷却作用を促進するための冷却促進部材が設けられ
ていることを特徴とする，加熱処理装置。
【請求項２】前記冷却促進部材は，電子冷熱素子であ
ることを特徴とする，請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項３】前記冷却促進部材は，熱交換媒体として
の流体を供給する流体供給部材であることを特徴とす
る，請求項１に記載の加熱処理装置。
【請求項４】前記冷却促進部材には，フィンが取り付
けられていることを特徴とする，請求項１，２又は３の
いずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項５】前記冷却促進部材を用いて蓋体の温度を
制御する温度制御装置を有することを特徴とする，請求
項１，２，３又は４のいずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項６】前記ヒートパイプは，平板状に形成され
た前記蓋体の上部に設けられており，前記ヒートパイプ
は，前記蓋体の前記上部の面内温度が均一になるように
配置されていることを特徴とする，請求項１，２，３，
４又は５のいずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項７】前記ヒートパイプは，平面から見て蓋体
中心から外方向に凸状に湾曲した複数の凸部と，前記蓋
体の側部まで延伸する延伸部とを有し，前記複数の凸部
は，互いに連結されて略星形状の環状部を形成し，前記
延伸部は，当該環状部の一部に連結されていることを特
徴とする，請求項６に記載の加熱処理装置。
【請求項８】少なくとも前記基板に対向する前記蓋体
の内側上面には，フッ素系樹脂が被覆されていることを
特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６又は７のい
ずれかに記載の加熱処理装置。
【請求項９】前記蓋体の上部には，前記処理室に対し
て気体を供給又は排気するための配管が設けられてお
り，前記蓋体の内側には，前記気体が形成する気流を整
流する整流板が設けられており，前記整流板には，フッ
素系樹脂が被覆されていることを特徴とする，請求項
１，２，３，４，５，６，７又は８のいずれかに記載の
加熱処理装置。